ES2861731T3 - Sistemas y métodos para un sistema óptico inteligente de extremo a extremo y provisión de longitudes de onda - Google Patents

Abstract

Una red de acceso óptica, que comprende: un concentrador óptico (302, 402, 502, 1502) que incluye al menos un procesador (324); una pluralidad de centros de distribución ópticos (304, 404, 504, 1200) conectados al concentrador óptico mediante una pluralidad de segmentos de fibra óptica (312), respectivamente; una pluralidad de áreas de servicio geográficas para nodos de fibra (1508, 1814A, 1814B), en que cada área de servicio para nodos de fibra de la pluralidad de áreas de servicio para nodos de fibra incluye al menos un centro de distribución óptico de la pluralidad de centros de distribución ópticos; una pluralidad de puntos finales (308), en que cada punto final de la pluralidad de puntos finales está en comunicación operativa con al menos un centro de distribución óptico; y un sistema de provisión de redes punto a punto configurado para (i) evaluar cada camino de comunicación potencial sobre la pluralidad de segmentos de fibra óptica entre un primer punto final de la pluralidad de puntos finales y un segundo punto final de la pluralidad de puntos finales, y (ii) seleccionar un camino de fibra óptica óptimo sobre la base de criterios predeterminados de selección de caminos, en que el sistema de provisión de redes punto a punto está dispuesto dentro del concentrador óptico, en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado para seleccionar una portadora óptica óptima para la transmisión a lo largo del camino de fibra óptimo, en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado además para transmitir la portadora óptica óptima seleccionada a lo largo de al menos un camino de fibra que contiene una segunda portadora óptica de un tipo de portadora diferente al de la portadora óptica óptima seleccionada, en que la portadora óptica óptima seleccionada comprende una transmisión de señales coherentes, y la segunda portadora óptica comprende una transmisión de señales no coherentes.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistemas y métodos para un sistema óptico inteligente de extremo a extremo y provisión de longitudes de onda REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS

Esta solicitud reivindica el beneficio de y la prioridad a la solicitud de patente de los EE.UU. de número de serie 15/590.464 presentada el 9 de mayo de 2017, que reivindica el beneficio de y la prioridad a la solicitud de patente provisional de los EE.UU. de número de serie 62/352.279, presentada el 20 de junio de 2016. Esta solicitud también reivindica el beneficio de la solicitud de patente provisional de los EE.UU. de número de serie 62/449.397, presentada el 23 de enero de 2017.

ANTECEDENTES

El campo de la invención se refiere en general a redes de comunicación por fibra, y más particularmente a redes ópticas de acceso que utilizan multiplexación por división de longitud de onda.

Las redes de telecomunicaciones incluyen una red de acceso a través de la cual los abonados y usuarios finales se conectan a un proveedor de servicios. Algunas de tales redes utilizan infraestructuras de distribución de fibra óptica, que han proporcionado históricamente una disponibilidad suficiente de filamentos de fibra de forma que tipos desiguales de señales de transporte ópticas son transportadas por sus propias fibras diferentes. Los requisitos de anchura de banda para suministrar servicios de datos y vídeo a alta velocidad a través de la red de acceso, sin embargo, están creciendo rápidamente para satisfacer las demandas crecientes de los consumidores. Mientras esta demanda de capacidad de señales continúa creciendo, la capacidad de filamentos de fibra largos individuales de acceso es limitada. El coste de instalar nuevas fibras de acceso largas es alto, y señales de transporte ópticas desiguales, salvo que sean aisladas a propósito, experimentan interferencia entre sí en el mismo filamento de fibra. Este entorno de fibra heredado requiere que los operadores expriman la infraestructura de fibra existente obteniendo más capacidad, para evitar costes asociados a tener que volver a tender nuevos tramos de fibra.

Las redes de acceso convencionales incluyen típicamente seis fibras por nodo, dando servicio hasta a 500 usuarios finales, tales como abonados domésticos, en que dos de las fibras se usan para transporte residencial en sentido descendente y ascendente, y las restantes se usan para división de nodos o servicios empresariales. Los nodos convencionales no pueden ser divididos más usando técnicas convencionales, y típicamente no contienen fibras sobrantes (no usadas), y por lo tanto hay una necesidad de utilizar la disponibilidad limitada de fibra de una manera más eficiente y rentable. Los entornos de multiplexación densa por división de longitud de onda (DWDM, del inglés “Dense Wavelength Division Multiplexing”), por ejemplo, son capaces de multiplexar señales usando técnicas de transporte ópticas similares. En ciertos entornos de red de acceso tales como el entorno de televisión por cable, la multiplexación DWDM es capaz de utilizar formatos diferentes, pero su disponibilidad de filamentos de fibra sigue estando limitada por costes y consideraciones de infraestructura de fibra óptica convencional. Las redes de acceso por cable incluyen modulación analógica del espectro de radiofrecuencia (RF) del cable sobre portadoras ópticas, modulación digital de banda de base de una portadora óptica que soporta servicios empresariales, y sistemas de red óptica pasiva Ethernet (EPON, del inglés “Ethernet Passive Optical Network”) y de red óptica pasiva con capacidad de gigabit (“Gigabit Passive Optical Network”) que transportan datos para abonados domésticos o empresariales. Cada una de estas señales de transporte ópticas diferentes requiere típicamente sus propios filamentos de fibra largos dedicados.

La tecnología coherente ha sido propuesta como una solución para satisfacer la demanda de tráfico de señales continuamente creciente para redes de acceso ópticas PON con multiplexación WDM, en despliegues de campo tanto marrones como verdes, particularmente con respecto a enlaces largos y metropolitanos para conseguir una eficiencia espectral (SE, del inglés “Spectral Efficiency”) alta y velocidades de datos más altas por canal. La tecnología coherente en sistemas ópticos largos requiere típicamente un uso significativo de componentes fotónicos y electrónicos discretos de alta calidad a través de toda la red de acceso, tales como convertidores de señal digital a analógica (DAC, del inglés “Digital-to-Analog Converter”), convertidores de señal analógica a digital (ADC, del inglés “Analog-to-Digital Converter”), y circuitería de procesamiento de señales digitales (DSP, del inglés “Digital Signal Processing”) tal como un circuito integrado para aplicaciones específicas (ASIC, del inglés “Application-Specific Integrated Circuit”) que utiliza tecnología de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS, del inglés “Complementary Metal-Oxide-Semiconductor”), para compensar el ruido, la deriva, y otros factores que afectan a las señales de canal transmitidas por la red de acceso. Además, al incrementarse el número de usuarios finales por cada fibra óptica, también lo hace el coste, y los requisitos de potencia, de implementar todos estos componentes electrónicos para cada dispositivo terminal en la red. Algunas soluciones coherentes propuestas conocidas han requerido también sus propios filamentos de fibra largos dedicados para evitar interferencias debidas a señales de transporte ópticas desiguales. De acuerdo con ello, se desea una solución que permite que coexistan señales de transporte desiguales en las mismas fibras de transmisión. El documento US 2013/0266316 A1 divulga métodos y equipamiento para llevar a cabo una asignación de espectro y un algoritmo de selección de ruta en una red WDM óptica.

El documento US 2004/0208559 A1 divulga un método para establecer una conexión de servicio entre unos nodos de red primero y segundo en una red óptica WDM para una pluralidad de usuarios de red.

El documento WO 2011/139812 A1 divulga técnicas para recibir una solicitud de conexión en un primero nodo de red configurado para solicitar una conexión desde el primer nodo de red a un segundo nodo de red.

RESUMEN BREVE

Se exponen aspectos de una invención en las reivindicaciones independientes.

En un ejemplo, un sistema de comunicación de red óptica incluye un concentrador óptico, un centro de distribución óptico, al menos un segmento de fibra, y al menos dos usuarios finales. El concentrador óptico incluye una unidad de configuración inteligente configurada para monitorizar y multiplexar al menos dos señales ópticas diferentes en una única señal heterogénea multiplexada. El centro de distribución óptico está configurado para separar las al menos dos señales ópticas diferentes a partir de la señal heterogénea multiplexada. El al menos un segmento de fibra conecta el concentrador óptico y el centro de distribución óptico, y está configurado para recibir la señal heterogénea multiplexada desde el concentrador óptico y distribuir la señal heterogénea multiplexada al centro de distribución óptico. Los al menos dos usuarios finales incluyen cada uno un receptor descendente configurado para recibir una de las respectivas señales ópticas separadas desde el centro de distribución óptico.

En un ejemplo, se proporciona un método para distribuir señales de longitudes de onda heterogéneas por un segmento de fibra de una red óptica. El método incluye los pasos de monitorizar al menos dos portadoras ópticas diferentes procedentes de al menos dos transmisores diferentes, respectivamente, analizando una o más características del segmento de fibra, determinando uno o más parámetros de las al menos dos portadoras ópticas diferentes, y asignando un espectro de longitud de onda a cada una de las al menos dos portadoras ópticas diferentes de acuerdo con la o las característica(s) del segmento de fibra analizada(s) y el o los parámetro(s) de portadora óptica determinado(s).

En un ejemplo, un equipamiento de centro de distribución óptico incluye una interfaz óptica de entrada para comunicación con un concentrador óptico, una interfaz óptica de salida para comunicación con uno o más dispositivos de usuario final configurados para procesar señales ópticas, un filtro de longitud de onda para separar una señal óptica heterogénea descendente procedente de la interfaz óptica de entrada en una pluralidad de señales ópticas homogéneas descendentes, y un conmutador óptico descendente para distribuir la pluralidad de señales ópticas homogéneas descendentes procedentes del filtro de longitud de onda a la interfaz óptica de salida en respuesta a una primera señal de control procedente del concentrador óptico.

En un ejemplo, una red de acceso óptica incluye un concentrador óptico que tiene al menos un procesador. La red incluye además una pluralidad de centros de distribución ópticos conectados al concentrador óptico mediante una pluralidad de segmentos de fibra óptica, respectivamente, y una pluralidad de áreas de servicio geográficas para nodos de fibra. Cada área de servicio para nodos de fibra de la pluralidad de áreas de servicio para nodos de fibra incluye al menos un centro de distribución óptico de la pluralidad de centros de distribución ópticos. La red incluye además una pluralidad de puntos finales. Cada punto final de la pluralidad de puntos finales está en comunicación operativa con al menos un centro de distribución óptico. La red incluye además un sistema de provisión de redes punto a punto configurado para (i) evaluar cada camino de comunicación potencial sobre la pluralidad de segmentos de fibra óptica entre un primer punto final y un segundo punto final, y (ii) seleccionar un camino de fibra óptimo sobre la base de criterios predeterminados de selección de caminos.

En un ejemplo, se proporciona un método para proveer comunicaciones punto a punto entre dos puntos finales de una red óptica con múltiples puntos finales. El método incluye los pasos de indexar todos los puntos finales de la red óptica, definir cada conexión punto a punto potencial entre los puntos finales indexados, y determinar un camino de fibra topológico para cada conexión punto a punto definida. Cada camino de fibra topológico incluye uno o más segmentos de fibra óptica. El método incluye además los pasos de calcular longitudes de onda de transmisión disponibles para el segmento o cada uno de los segmentos de fibra, seleccionar un camino de fibra óptimo entre los dos puntos finales sobre la base del camino de fibra topológico determinado y las longitudes de onda de transmisión disponibles calculadas, y proveer un enlace de comunicación punto a punto entre los dos puntos finales a lo largo del camino de fibra óptimo seleccionado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor cuando la siguiente descripción detallada se lea con referencia a los dibujos adjuntos, en los que caracteres similares representan partes similares en todos los dibujos, en que:

Las figuras 1A-1C ilustran espectros de emisión de señales de entrada que pueden utilizarse con sistemas de comunicación por fibra de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención.

Las figuras 2A-2C ilustran la interacción de múltiples señales procedentes de modos longitudinales diferentes de acuerdo con el espectro de emisión a modo de ejemplo mostrado en la figura 1C. La figura 3 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra a modo de ejemplo de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra a modo de ejemplo de acuerdo con una realización de la presente invención.

La figura 5 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra alternativo a la realización mostrada en la figura 4.

Las figuras 6A-6D ilustran una ubicación en longitud de onda sucesiva a modo de ejemplo de señales ópticas heterogéneas de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención. La figura 7 ilustra una ubicación en longitud de onda tridimensional alternativa de la realización mostrada en la figura 6D.

La figura 8 es un diagrama de flujo de un proceso de atribución de longitudes de onda a señales ópticas a modo de ejemplo.

La figura 9 es un diagrama de flujo de un proceso de análisis de segmentos de fibra a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución mostrado en la figura 8.

La figura 10 es un diagrama de flujo de un proceso de análisis de señales a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución mostrado en la figura 8.

La figura 11 es un diagrama de flujo de un proceso de asignación de espectro a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución mostrado en la figura 8.

La figura 12 ilustra un centro de distribución óptico híbrido alternativo que puede ser implementado con los sistemas de comunicación por fibra mostrados en las figuras 3-5.

Las figuras 13A-B ilustran conexiones ópticas punto a punto entre dos puntos finales y cinco puntos finales, respectivamente, de acuerdo con una realización.

La figura 14 es una ilustración esquemática de una arquitectura a modo de ejemplo para una infraestructura de fibra de extremo a extremo, de acuerdo con una realización.

La figura 15 es una ilustración esquemática de un concentrador y una red de distribución de acceso por fibra a modo de ejemplo, de acuerdo con una realización.

Las figuras 16A-B ilustran vistas en corte de una funda de fibras y un conducto de fibras a modo de ejemplo, respectivamente, de acuerdo con una realización.

La figura 17 ilustra un mapa de canales a modo de ejemplo de una parte de la banda C y la banda L, de acuerdo con una realización.

La figura 18 es una ilustración esquemática de una topología a modo de ejemplo de una infraestructura de fibra de extremo a extremo basada en cable, de acuerdo con una realización.

La figura 19 es un diagrama de bloques de una secuencia a modo de ejemplo de componentes atravesados por señales ópticas, de acuerdo con una realización.

La figura 20 es una ilustración gráfica que muestra una distribución de gestión de potencia a modo de ejemplo, de acuerdo con una realización.

La figura 21 ilustra un proceso de provisión de redes punto a punto a modo de ejemplo, de acuerdo con una realización.

La figura 22 es un diagrama de flujo de un subproceso de longitudes de onda y caminos de fibra a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de provisión mostrado en la figura 22.

La figura 23 es un diagrama de flujo de un subproceso de coste a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de provisión mostrado en la figura 22 y el subproceso de longitudes de onda y caminos de fibra mostrado en la figura 23.

Salvo que se indique de otro modo, se pretende que los dibujos proporcionados aquí ilustren características de realizaciones de esta invención. Se cree que estas características son aplicables en una amplia variedad de sistemas que incluyan una o más realizaciones de esta invención. En este sentido, no se pretende que los dibujos incluyan todas las características convencionales que aquéllos con experiencia ordinaria en la técnica saben que son necesarias para la puesta en práctica de las realizaciones divulgadas aquí.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

En la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones, se hará referencia a un número de términos, que estarán definidos con los siguientes significados.

Las formas singulares “un”, “una”, “el” y “la” incluyen referencias en plural salvo que el contexto indique claramente otra cosa.

“Opcional” u “opcionalmente” significa que el evento o circunstancia descrito a continuación puede ocurrir o no, y que la descripción incluye casos en los que el evento ocurre y casos en los que no.

Un lenguaje aproximativo, tal como se usa aquí a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, puede ser aplicado para modificar cualquier representación cuantitativa que podría variar de forma aceptable sin resultar en un cambio en la función básica con la que está relacionada. De acuerdo con ello, un valor modificado por un término o términos, tales como “en torno a”, “aproximadamente” y “sustancialmente”, no debe considerarse limitado al valor preciso especificado. En al menos algunos casos, el lenguaje aproximativo puede corresponder a la precisión de un instrumento para medir el valor. Aquí y a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, las limitaciones de rango pueden ser combinadas y/o intercambiadas; tales rangos están identificados e incluyen todos los sub-rangos contenidos en ellos salvo que el contexto o el lenguaje indiquen otra cosa.

De acuerdo con las realizaciones expuestas aquí, un sistema de distribución óptico es capaz de transportar y multiplexar óptimamente una pluralidad de señales de transporte ópticas heterogéneas. Las realizaciones presentes pueden ser además ventajosamente implementadas con redes de distribución tanto nuevas como heredadas de forma que se mejora significativamente tanto la capacidad como el rendimiento de tales sistemas.

Las señales ópticas consumen diferentes cantidades de recursos de fibra dependiendo de sus respectivos niveles de potencia, formatos de modulación, y longitud de onda que ocupan con relación a longitudes de onda y características de señales, símbolos y/o anchuras de banda cercanos, entre otros parámetros. Los sistemas aquí descritos implementan hardware y algoritmos para agregar y configurar múltiples señales ópticas diferentes dentro de la misma fibra óptica. Las realizaciones aquí expuestas además utilizan la invención que también introduce relaciones entre métricas de rendimiento, parámetros de configuración de señales ópticas y capacidad de fibra para transportar estas señales ópticas.

Las figuras 1A-1C ilustran espectros de emisión de señales aproximados que pueden utilizarse con sistemas de comunicación por fibra de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención. Con referencia ahora a la figura 1A, se ilustra un espectro de emisión 100 para un diodo emisor de luz (LED, del inglés “Light Emitting Diode”, no mostrado). El espectro de emisión 100 representa la potencia 102 (eje y) frente a la longitud de onda 104 (eje x) para la luz emitida 106. Los diodos láser son implementados a partir de una unión de semiconductor que opera en modo de polarización directa. Los electrones en esa unión transitan desde un estado de mayor energía a uno de menor energía. En un proceso así, se emite un fotón que tiene una energía igual a la diferencia en estados de energía del electrón, lo que representa la emisión espontánea de luz presente en un diodo LED, como se ilustra en la figura 1A. Con referencia ahora a la figura 1B, se ilustra un espectro de emisión 108 para un diodo láser tal como un diodo láser de Fabry Perot (FPLD, del inglés “Fabry Perot Laser Diode”) o un láser de cavidad vertical y emisión superficial (VCSEL, del inglés “Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser”). Tales diodos láser pueden implementar también facetas o espejos reflectantes de modo que los fotones generados reboten en un sentido y en otro, estimulando a lo largo de su camino la emisión de más fotones. Esta emisión estimulada, o generación de láser, resulta en emisión de luz a niveles de mayor intensidad y con un alto grado de coherencia. Los espejos o facetas en lados opuestos de la región activa formada por la unión crean una cavidad óptica. La geometría de esa cavidad, junto con el rango de niveles de energía generados por el cambio de estado en la unión, determinarán una o más longitudes de onda resonantes dominantes transmitidas por el diodo láser.

En una realización a modo de ejemplo, un diodo FPLD puede tener una anchura de banda óptica de 5 a 10 nanómetros (nm), y generar una pluralidad de modos longitudinales individuales 110, cada uno de los cuales tiene una anchura de banda de salida típicamente menor de 2 nm. En una realización, un diodo láser de 850 nm con una longitud de alrededor de 300 micrómetros (|jm) y un índice de refracción de aproximadamente 4 puede tener un espaciamiento de modos longitudinales de 0,3 nm, lo que es similar a un diodo láser de 1550 nm con una longitud de 1 mm. Cambiar la longitud o el índice de refracción de la cavidad, por ejemplo calentando o enfriando el diodo láser, puede desplazar todo el peine de modos y consecuentemente la longitud de onda de salida.

Con referencia ahora a la figura 1C, se ilustra un espectro de emisión 112 para un diodo láser tal como un diodo láser de realimentación distribuida (DFBLD, del inglés “Distributed FeedBack Laser Diode”). En una fuente de señales ópticas, la longitud de onda dominante de generación de láser depende del material, lo que proporciona un rango amplio de longitudes de onda que genera luz sobra la base del hueco de banda entre estados electrónicos de una unión de semiconductor, así como la longitud de la cavidad, lo que resulta en una multitud de modos resonantes que restringen las longitudes de onda. La longitud de onda dominante de generación de láser depende además de características estructurales de la cavidad que restringen adicionalmente la resonancia a un único modo longitudinal 114, al tiempo que se suprimen modos longitudinales adyacentes 116. Un diodo DFBLD, a través de una variación periódica del índice de refracción, es capaz por lo tanto de limitar la resonancia sustancialmente a una única longitud de onda, es decir, al modo longitudinal 114, como se ilustra en la figura 1C.

De acuerdo con las realizaciones descritas aquí y más abajo, las fuentes incluyen diodos LED, FPLD, VCSEL y DFBLD. Una persona con experiencia ordinaria en la técnica, sin embargo, tras leer y comprender la presente descripción, entenderá que pueden ser implementadas otras fuentes sin apartarse del alcance de la solicitud. Las fuentes descritas aquí son capaces de convertir señales eléctricas en señales ópticas, y pueden ser dispositivos significativamente diferentes en cuanto a estructura. En una realización a modo de ejemplo, la fuente de generación de láser puede ser fabricada sobre chips/dispositivos semiconductores. Los diodos LED y VCSEL, por ejemplo, pueden ser fabricados sobre obleas semiconductoras de modo que se emite luz desde la superficie del chip. Los diodos FPLD pueden ser fabricados de modo que se emite luz desde el lado del chip procedente de una cavidad láser creada en el centro del chip.

Los diodos LED son la fuente menos cara, pero producen salidas de menor potencia que la mayoría de las otras fuentes ópticas. Los diodos LED también producen un patrón de salida de luz más grande y divergente (véase la figura 1A, arriba), que reduce las aplicaciones disponibles para acoplar diodos LED a fibras. Los diodos LED y VCSEL, sin embargo, son generalmente baratos de fabricar en comparación con las otras fuentes descritas aquí. Los diodos FPLD y DFBLD, por ejemplo, son más caros de fabricar debido a la necesidad de crear la cavidad láser dentro del dispositivo, pero sin embargo la luz de salida de tales fuentes es más estrecha y se acopla más fácilmente a fibras monomodo. Los diodos DFBLD tienen una anchura espectral más estrecha que los diodos FPLD, lo que da lugar a menos dispersión cromática en enlaces de fibra más largos. Los diodos DFBLD son más caros de fabricar que los diodos FPLD, pero también producen una salida más altamente lineal, es decir que la salida de luz sigue directamente a la entrada eléctrica, y pueden ser preferibles como fuentes en sistemas de televisión por cable de amplitud modulada (AM CATV, del inglés “Amplitude Modulation CAble TeleVision”) y sistemas de larga distancia y DWDM. De acuerdo con las realizaciones descritas abajo, pueden utilizarse alternativamente y/o conjuntamente muchas de estas fuentes de acuerdo con las configuraciones estructurales ventajosas descritas abajo.

Las figuras 2A-2C ilustran la interacción de múltiples señales a partir de modos longitudinales diferentes de acuerdo con el espectro de emisión a modo de ejemplo mostrado en la figura 1C. En un sistema de distribución de fibra óptica, hay muchas fuentes potenciales para comportamiento no lineal. Una fuente conocida de comportamiento no lineal es un amplificador óptico, tal como un amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA, del inglés “Erbium-Doped Fiber Amplifier”). Sin embargo, incluso cuando no hay amplificadores presentes, las no linealidades de fibra pueden tener impacto también sobre el rendimiento, tales como las debidas a modulación de fase cruzada (CPM, del inglés “Cross-Phase Modulation”), automodulación de fase (SPM, del inglés “Self-Phase Modulation”), y/o mezcla de cuatro ondas (FWM, del inglés “Four-Wave Mixing”) que se originan cuando el índice de refracción cambia con la potencia óptica. Con referencia ahora a la figura 2A, se ilustra un espectro de emisión 200 para una primera fuente de señales (no mostrada) que genera un primer modo longitudinal dominante 202, y que suprime unos primeros modos longitudinales adyacentes 204. La figura 2B ilustra un espectro de emisión 206 para una segunda fuente de señales (no mostrada) que genera un segundo modo longitudinal dominante 208, y que suprime unos segundos modos longitudinales adyacentes 210. En una realización a modo de ejemplo, las fuentes de señales primera y segunda son heterogéneas una con respecto a otra. La figura 2C representa el espectro de emisión de superposición 212 de las fuentes de señales primera y segunda conjuntamente.

Con referencia ahora a la figura 2C, se ilustra un tipo de efecto no lineal para mostrar intermodulación entre portadoras adyacentes. En este ejemplo, el primer modo longitudinal dominante 202 y el segundo modo longitudinal dominante 208, junto con sus respectivos primeros modos longitudinales adyacentes 204 y segundos modos longitudinales adyacentes 210 suprimidos, están separados a lo largo del espectro de longitud de onda, tal como puede ocurrir cuando unas señales primera y segunda son intermoduladas sobre la misma fibra. En este ejemplo, la transmisión simultánea de las dos señales por la misma fibra produce artefactos de ruido 214 dentro de los espectros de modos longitudinales adyacentes 204, 210. Los artefactos de ruido 214(1) y 214(2) incluyen componentes no lineales que resultan de la interferencia de las señales primera y segunda. Los artefactos de ruido 214 son más difíciles de gestionar cuando las señales primera y segunda son heterogéneas y no están filtradas.

Adicionalmente, cuando diferentes parámetros, tales como temperatura, intensidad de corriente, anchura de banda de modulación y otros cambian, la longitud de onda de generación de láser de la respectiva señal puede desplazarse, o un modo de generación de láser diferente puede convertirse en dominante, incrementando con ello adicionalmente la probabilidad y significación de artefactos de ruido 214 en operación. Por estas razones, los sistemas convencionales no transmiten señales heterogéneas por las mismas fibras. De acuerdo con los sistemas y métodos divulgados aquí, por otro lado, una pluralidad de señales ópticas heterogéneas, portadas sobre diferentes longitudes de onda, son transmitidas a través de una única fibra, gestionando y mitigando los problemas de interferencia que se experimentarían de otro modo en redes de comunicación convencionales.

La figura 3 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra 300 a modo de ejemplo que implementa los principios descritos arriba con respecto a las figuras 1 y 2. El sistema 300 incluye un concentrador óptico 302, un centro de distribución óptico (ODC, del inglés “Optical Distribution Center”) 304, nodos profundos 306, y usuarios finales 308. Los usuarios finales 308 son una o más unidades de terminación en sentido descendente, que pueden ser, por ejemplo, un dispositivo de cliente o una instalación de cliente 308(1) (por ejemplo, una vivienda, un edificio de apartamentos, o abonados de radiofrecuencia sobre fibra de vidrio (RFoG, del inglés “Radio Frequency over Glass”) residenciales), un usuario empresarial 308(2) (incluyendo redes de fibra de punto a multipunto con abonados EPON empresariales), una unidad de red óptica (ONU, del inglés “Optical Network Unit”, no mostrada), o una estación base celular 308(3) (incluyendo estaciones base celulares pequeñas). El concentrador óptico 302 es por ejemplo una oficina central, un concentrador de comunicaciones, o un terminal de línea óptica (OLT, del inglés “Optical Line Terminal”). En una realización a modo de ejemplo, el sistema 100 utiliza una red óptica pasiva (PON) y una arquitectura PON de multiplexación densa por división de longitud de onda (DWDM). El centro ODC 304 puede estar separado de nodos profundos 306, o puede incluir una arquitectura híbrida (véase la figura 12) que incluye al menos un nodo profundo dentro de la misma estructura de equipamiento ODC.

El concentrador óptico 302 se comunica con el centro de distribución óptico 304 por medio de una fibra larga 310. En una realización a modo de ejemplo, la fibra larga 310 tiene típicamente una longitud de alrededor de 30 kilómetros (km), pero puede variar, como se describe abajo. Sin embargo, de acuerdo con las realizaciones presentadas aquí, se contemplan longitudes mayores, tales como entre 100 km y 300 km, y hasta 1000 km. Opcionalmente, la fibra larga 310 puede consistir en dos fibras separadas dedicadas separadamente a comunicación descendente y ascendente, respectivamente.

En una realización a modo de ejemplo, el centro de distribución óptico 304 se conecta con usuarios finales 308 directamente a través de fibras cortas 312, cable coaxial 314, y/o indirectamente a través de nodos profundos interpuestos 306. La potencia de señal sobre el cable coaxial 314 puede ser aumentada por amplificadores 316 situados a lo largo del camino de cable. En una realización a modo de ejemplo, una fibra corta individual 312 se extiende sobre una distancia típicamente menor de 5000 pies (5000 pies = 1524 metros).

En este ejemplo, el sistema de comunicación por fibra 300 representa una red de acceso por cable, que puede extenderse sobre distancias que abarcan desde 5 km a 140 km. Sobre este rango, son una consideración comportamientos de señal que dependen del tiempo de interacción (distancia común). Tales comportamientos pueden incluir efectos no lineales y dispersión de fibra, entre otros. Las redes de acceso típicas pueden dividir una única fibra en muchos subcaminos, lo que puede resultar en una pérdida de potencia significativa (por ejemplo, una pérdida de hasta 18 decibelios (dB) para una división en 32 vías) a lo largo de los subcaminos. La característica de señal de baja robustez puede hacer que algunos tipos de señal sean más susceptibles al ruido generado por señales adyacentes, así como portadoras ópticas que exhiben mayor potencia.

Para abordar estas cuestiones, el concentrador óptico 302 incluye además una unidad de configuración inteligente 318 y al menos un transmisor 320. Opcionalmente, cuando se desea comunicación ascendente, el concentrador óptico 302 incluye además al menos un receptor 322. La unidad de configuración inteligente 318 incluye además un procesador 324 y un multiplexor de señales 326. Como se describe más abajo con respecto a las figuras 6-11, el procesador 324 funciona para analizar y agregar una pluralidad de señales ópticas heterogéneas a lo largo de una distribución de espectro óptima para transmisión por el multiplexor 326 sobre la misma fibra larga 310.

La unidad de configuración inteligente 318 opera para analizar (por ejemplo, mediante el procesador 324) y agregar (es decir, mediante el multiplexor 326) una pluralidad de señales heterogéneas midiendo y controlando uno o más de los siguientes parámetros: longitud de onda de señal; potencia óptica; formato de modulación; anchura de banda de modulación; multiplexación por polarización; codificación/decodificación de canal, incluyendo corrección de errores sin canal de retorno, y longitud de fibra. La unidad de configuración inteligente 318 es por lo tanto capaz de maximizar la capacidad de la fibra larga 310 para transmitir múltiples señales heterogéneas al centro ODC 304, en que las señales heterogéneas multiplexadas pueden ser demultiplexadas y transmitidas separadamente a nodos ópticos híbridos de fibra-coaxiales (HFC, del inglés “Hybrid Fiber-Coaxial”) individuales, tales como los nodos profundos 306, a un número creciente de puntos finales dentro del área de servicio para nodos HFC existente del sistema 300. En una realización a modo de ejemplo, estos puntos finales pueden incluir nodos profundos 306 adicionales en sucesión, o cascada, a lo largo de caminos de transmisión de señales adicionales particulares que han sido generados a través de división de nodos sucesiva en respuesta a una escasez de capacidad.

De acuerdo con las realizaciones incluidas aquí, la transmisión óptica de señales heterogéneas sobre redes de fibra óptica existentes mejora significativamente la capacidad de fibras existentes que sólo transmiten una única señal óptica.

Fibras ópticas que portan una única señal óptica tienen pocos parámetros a considerar en la optimización del rendimiento para esa transmisión particular, dado que generalmente no hay interacción con otras señales ópticas. Para una transmisión de señal óptica única, las consideraciones en cuanto a optimización de rendimiento dependen sólo de las limitaciones que la señal genera para sí misma, así como de factores lineales y no lineales del medio de transmisión óptica.

La transmisión simultánea de múltiples señales ópticas heterogéneas, por otro lado, aborda una variedad de formatos de modulación y parámetros de configuración diferentes entre las diversas señales. El presente esquema de optimización selecciona adicionalmente parámetros de configuración sobre la base de las dependencias de rendimiento que existen entre las diferentes señales ópticas, así como el medio de fibra que comparten.

La unidad de configuración inteligente 318 sirve para multiplexar una pluralidad de señales ópticas heterogéneas conjuntamente de acuerdo con criterios específicos para optimizar la calidad de transmisión de señales al tiempo que se minimiza la interferencia entre señales ópticas de diferentes tipos. La unidad de configuración inteligente 318 analiza señales ópticas entrantes de diferentes tipos (por ejemplo, analógicas, directas, coherentes, etc.) usando el procesador 324, y multiplexa las señales conjuntamente utilizando el multiplexor de señales 326 de forma que las diferentes señales pueden coexistir sobre la longitud de la fibra larga 310 sin interferir sustancialmente entre sí. La unidad de configuración inteligente 318 trabaja cooperativamente con el centro ODC 304 de forma que el centro ODC 304 puede demultiplexar los tipos de señal heterogéneos uno respecto a otro para ser transmitidos separadamente por fibras cortas 312 a usuarios finales 308 particulares capaces de recibir ese tipo de señal, como se ilustra abajo con respecto a las figuras 4 y 5.

En una realización a modo de ejemplo, el centro ODC 304 funciona como filtro óptico de una etapa para separar las señales heterogéneas multiplexadas de entrada procedentes de la unidad de configuración inteligente 318, sobre la fibra larga 310, en tipos de señal homogéneos separados de salida sobre fibras cortas 312. En esta realización, el centro ODC 304 funciona como un filtro puro de entrada óptica/salida óptica. En una realización alternativa, el centro ODC 304 es capaz adicionalmente de convertir una o más señales homogéneas de salida en una señal eléctrica transmitida por cable 314. Cuando se implementan nodos profundos 306 a lo largo del camino de señales, una señal homogénea de un tipo de portadora particular puede ser filtrada por un nodo profundo 306 particular para proporcionar de salida una anchura de banda particular para transmisión continuada a un usuario final 308 particular. Alternativamente, la fibra desplegada desde el centro ODC 304 puede incluir rutas de fibra exprés directas a cada uno, o a algunos, de los usuarios finales 308.

El centro ODC 304 y los nodos profundos 306 en cascada funcionan entonces conjuntamente como filtro de espectro flexible, con nodos profundos 306 adaptados a la anchura de banda particular deseada. En contraste, se sabe que técnicas convencionales de filtrado agregan o añaden longitudes de onda a un bucle de fibra. Las técnicas de compartición de fibra y longitudes de onda divulgadas aquí pueden resultar por lo tanto en implementaciones rentables para llegar hasta el usuario final. Variaciones e implementaciones evolucionadas de sistemas EPON y GPON son también compatibles con los sistemas y métodos divulgados aquí. Mediante esta configuración ventajosa, tipos diferentes de portadoras de múltiples señales “re-utilizan” efectivamente la misma fibra larga que convencionalmente estaría dedicada sólo a un único tipo de señal, eliminando de este modo la necesidad de volver a tender nuevas fibras para los diferentes tipos de señal.

Las figuras 4 y 5 ilustran implementaciones de sistemas alternativos para aplicar los principios descritos arriba con respecto a la figura 3. Las implementaciones de sistemas alternativos están configuradas ambas para agregar señales ópticas heterogéneas dentro de al menos una fibra larga respectivamente para transmisión descendente y ascendente, aprovechando con ello las fibras actualmente disponibles en el entorno de acceso óptico de redes por cable. Si se desea una utilización más eficiente de las fibras, las transmisiones descendente y ascendente pueden ser ubicadas ambas en una única fibra, mediante la utilización de las capacidades de control y gestión de longitud de onda de la unidad de configuración inteligente 318. Sin embargo, en tales casos, la cantidad de espectro de longitud de onda por dirección (ascendente o descendente) se reduciría a la mitad. En una realización a modo de ejemplo, se emplean circuladores ópticos en ambos extremos del enlace de fibra (por ejemplo, los sistemas 300, 400, 500) para ampliar la posibilidad de esta aproximación alternativa bidireccional sobre una única fibra. De acuerdo con ello, ambos sistemas alternativos mostrados en las figuras 4 y 5, respectivamente, pueden ser mantenidos de tal modo que sigan sustancialmente libres de interferencia de pulsación óptica (libres de OBI, del inglés “Optical Beat Interference”).

En las alternativas a modo de ejemplo mostradas en las figuras 4 y 5, se ilustra que ambos sistemas implementan redes de distribución de fibra y cable. Sin embargo, una persona con experiencia ordinaria en la técnica, tras leer y comprender la descripción escrita aquí y sus dibujos adjuntos, sabrá ser capaz de aplicar los principios y técnicas así divulgados a otros tipos de redes de distribución ópticas, tales como redes de distribución celulares, redes de distribución basadas en líneas de abonado digitales (DSL, del inglés “Digital Subscriber Line”), y otras.

Con referencia ahora a la figura 4, se muestra una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra 400 a modo de ejemplo. El sistema 400 es capaz de aprovechar capacidades de ajuste de longitudes de onda de múltiples fuentes ópticas. De forma similar al sistema 300 anterior, el sistema 400 incluye un concentrador óptico 402, un centro ODC 404, y usuarios finales 406. El concentrador óptico 402 se comunica con el centro ODC 404 a través de la fibra larga descendente 408 y la fibra larga ascendente 410 opcional. El centro ODC 404 se comunica con usuarios finales 406 a través de fibras cortas 412. Para simplificar la explicación, no se muestran nodos profundos ni cable, pero éstos pueden ser implementados a lo largo del camino de señales de fibras cortas 412 de una manera similar a las realizaciones descritas arriba con respecto a la figura 3.

El concentrador óptico 402 incluye una parte de transmisión descendente 414 y una parte de recepción ascendente 416 opcional. En una realización a modo de ejemplo, la parte de transmisión descendente 414 incluye al menos dos de entre un transmisor descendente analógico 418, un transmisor descendente de detección directa modulado en intensidad (IM-DD, del inglés “Intensity Modulated-Direct Detection”) 420, y un transmisor descendente coherente 422. Los usuarios finales 406 son comparables a usuarios finales 308 (figura 3), y pueden incluir por ejemplo una o más unidades de terminación descendentes. En la realización a modo de ejemplo, los usuarios finales 406 incluyen al menos dos de entre un receptor descendente analógico 424, un receptor descendente IM-DD 426, y un receptor descendente coherente 428.

Cuando se desea opcionalmente comunicación ascendente (es decir, a través de la fibra larga ascendente 410), la parte receptora ascendente 416 incluye al menos dos de entre un receptor ascendente analógico 430, un receptor ascendente IM-DD 432, y un receptor ascendente coherente 434. En esta realización a modo de ejemplo, los usuarios finales 406 incluyen al menos dos de entre un transmisor ascendente analógico 436, un transmisor ascendente IM-DD 438, y un transmisor ascendente coherente 440.

En operación, el concentrador óptico 402 incluye además una unidad de configuración inteligente 442, comparable a la unidad de configuración inteligente 318 (figura 3), que analiza señales ópticas entrantes 444 de diferentes tipos (por ejemplo, la señal óptica analógica 444(1), la señal óptica IM-DD 444(2), la señal óptica coherente 444(3), etc.) y multiplexa las señales ópticas entrantes 444 conjuntamente de modo que las diferentes señales pueden coexistir sobre la longitud de la fibra larga 408 sin interferir sustancialmente entre sí. La unidad de configuración inteligente 442 trabaja cooperativamente con el centro ODC 404 de forma que el centro ODC 404 puede demultiplexar los tipos de señal heterogéneos uno respecto a otro para ser transmitidos separadamente por fibras cortas 412 a usuarios finales 406 particulares capaces de recibir ese tipo de señal. Por ejemplo, la señal óptica analógica 444(1) es recibida por el receptor descendente analógico 424 del usuario final 406(1), la señal óptica IM-DD 444(2) es recibida por el receptor descendente IM-DD 426 del usuario final 406(2), y la señal óptica coherente 444(3) es recibida por el receptor descendente coherente 428 del usuario final 406(3).

En la realización a modo de ejemplo, la unidad de configuración inteligente 442 es un único dispositivo inteligente que también sirve para multiplexar, agregar y combinar señales ópticas entrantes 444. En una realización alternativa, las funciones de multiplexación, agregación y combinación pueden ser realizadas por dispositivos pasivos separados (no mostrados). De acuerdo con otra alternativa, tales dispositivos separados incluyen una funcionalidad de inteligencia suficiente de forma que están sujetos a cierto grado de control y gestión por parte de la unidad de configuración inteligente 446. En algunas realizaciones, la unidad de configuración inteligente 446 es un dispositivo autónomo que gestiona y controla dispositivos separados que sirven para monitorizar y manipular señales, incluyendo por ejemplo láseres que pueden ser configurados para usar canales específicos y operar con ciertas condiciones para coexistir y/o mejorar el rendimiento del sistema. Algunos de tales dispositivos separados pueden ser controlados directamente por la unidad de configuración inteligente 446 que, en este ejemplo, incluye además interfaces de control y comunicación (no mostradas) para extraer y enviar información a los dispositivos separados que permiten la manipulación directa de señales ópticas entrantes 444. Tales dispositivos separados son controlados alternativamente por comunicación indirecta con la unidad de configuración inteligente 444, por ejemplo, a través de un canal de control (no mostrado). En algunas realizaciones, la unidad de configuración inteligente 446 está combinada con multiplexores, agregadores y/o combinadores separados en una estructura integrada.

En una realización a modo de ejemplo, el centro ODC 404 incluye un filtro de longitud de onda 446, que está implementado para transmisión descendente para realizar eficientemente la transición desde el medio de fibra única/longitudes de onda múltiples (es decir, la fibra larga descendente 408) entre el concentrador óptico 402 y el centro ODC 404, al entorno de fibras múltiples/longitud de onda única por fibra (es decir, las fibras cortas 412) entre el centro ODC 404 y los respectivos dispositivos de terminación de los usuarios finales 406. El filtro de longitud de onda 446 puede incluir por ejemplo una rejilla de multiplexación por división de longitud de onda (WDM), y/o una rejilla de guía de ondas organizada cíclicamente (AWG, del inglés “Arrayed Waveguide Grating”). En la realización a modo de ejemplo, el centro ODC 404 incluye además un conmutador óptico descendente 448, que utiliza una señal de control procedente de la unidad de configuración inteligente 442 para transmitir la salida del filtro de longitud de onda 446 a lo largo de las fibras cortas 412. Cuando se desea opcionalmente transmisión ascendente, el centro ODC 404 incluye además un combinador óptico 450 para agregar señales, procedentes de las muchas fibras cortas ascendentes que vienen desde los dispositivos finales ópticos de los usuarios finales 406, en una única fibra (es decir, la fibra larga ascendente 410) en el centro ODC 404. El combinador óptico 450 puede incluir una rejilla o divisor WDM. En esta configuración, el centro ODC 404 puede incluir además un conmutador óptico ascendente 452 entre las fibras cortas 412 y el combinador óptico 450, que sirven conjuntamente para combinar las diferentes portadoras ópticas ascendentes en una única señal heterogénea ascendente multiplexada en longitud de onda, en coordinación con los procesos de espaciado y ajuste de longitud de onda de la unidad de configuración inteligente 442, descrita más abajo. Esta señal heterogénea ascendente agregada es portada sobre la fibra larga ascendente 410 desde el centro ODC 404 al concentrador óptico 402.

En una realización a modo de ejemplo, los flujos de datos dentro del concentrador óptico 402 están asociados para el propósito de recepción/transmisión desde/hacia los diferentes transmisores descendentes 418, 420, 422 y receptores ascendentes 430, 432, 434 ópticos, que están en comunicación con o conectados a centros ODC específicos a través de toda el área servida por el concentrador óptico 402 (véase también la figura 3, arriba). En esta realización, la unidad de configuración inteligente 442 está configurada para utilizar la capacidad y configuración conocidas del filtro de longitud de onda 446 (rejilla o demultiplexor WDM) para configurar adicionalmente parámetros de señales ópticas, tales como longitud de onda, anchura de banda, tipo de modulación, etc. de transmisores descendentes 418, 420, 422, con el fin de llegar a abonados de destino específicos (es decir, usuarios finales 406).

En una realización alternativa, el conmutador óptico descendente 448 es opcionalmente un conmutador óptico NxN, y la unidad de configuración inteligente 442 está configurada además para transmitir mensajes de control al conmutador óptico descendente 448 para asociar puertos específicos (no mostrados) a características de rendimiento y tipos de señal específicos para abonados de destino, proporcionando con ello una flexibilidad suficiente en el tipo de servicio que un sistema de longitud de onda 400 puede dedicar a un abonado de destino particular. En una realización alternativa, en la que tienen mayor importancia consideraciones de coste, el conmutador NxN puede ser conformado con un tamaño tal que sólo cubra a abonados particulares (por ejemplo, una empresa) que requieren mayor flexibilidad en ajuste de parámetros. Los abonados residenciales, por ejemplo, pueden estar fijados a una asignación de longitud de onda y una configuración de servicio específicas.

En esta realización, para la dirección de transmisión inversa, el flujo ascendente de señales está controlado por la unidad de configuración inteligente 442 de forma que la longitud de onda apropiada es encaminada al tipo de receptor apropiado (por ejemplo, los receptores ascendentes 430, 432, 434) en el concentrador óptico 402. En contraste con ello, los nodos ópticos convencionales sirven sólo para un tipo de señal, y pueden no funcionar adicionalmente para manipular o encaminar tráfico de señales sobre la base de la longitud de onda o el tipo de señal. Para tales nodos convencionales, las características de la señal transmitida están típicamente fijadas sobre la base del servicio pretendido. De acuerdo con ello, el procesamiento de señales en la dirección ascendente es sustancialmente equivalente al procesamiento de señales en la dirección descendente, pero a la inversa. Por ejemplo, por cada comando que el centro ODC 402 recibe de la unidad de configuración inteligente 442 para transmisión descendente, la unidad de configuración inteligente 442 puede generar un comando homólogo destinado a la transmisión ascendente. En una realización a modo de ejemplo, la transmisión ascendente agrega canales utilizando un combinador pasivo (no mostrado) en vez de un multiplexor de longitud de onda.

En una realización a modo de ejemplo, el sistema de comunicación por fibra 400 puede estar configurado además para incluir e implementar un generador de peine de frecuencias óptico (no mostrado) para generar al menos un par de tonos coherentes para cada señal óptica coherente 444(3), lo que es multiplexado entonces dentro de la unidad de configuración inteligente 442, o por un dispositivo separado (descrito arriba) en comunicación con la unidad de configuración inteligente 442, antes de la transmisión por la fibra larga descendente 408 hacia el centro ODC 404. Esta arquitectura y procesamiento a modo de ejemplo se describen en mayor detalle en la solicitud de patente de los EE.UU. de número de serie 15/283.632, en tramitación junto con la presente, presentada el 3 de octubre de 2016.

La implementación de las realizaciones descritas aquí es útil para migrar arquitecturas híbridas de fibra/coaxiales (HFC) hacia otros tipos de arquitecturas de fibra, así como arquitecturas de fibra más profundas. Las arquitecturas HFC típicas tienden a tener muy pocos filamentos de fibra disponibles desde el centro ODC al concentrador (por ejemplo, las fibras 408, 410), pero podrían desplegarse muchos filamentos de fibra para cubrir las distancias más cortas que son típicas desde nodos h Fc heredados a usuarios finales (por ejemplo, la fibra óptica 412). En las realizaciones a modo de ejemplo descritas aquí, se ilustran dos fibras (es decir, las fibras 408, 410) entre el concentrador óptico 402 y el centro ODC 404, que pueden incluir uno o más nodos de fibra HFC heredados. Esto es, una fibra (es decir, la fibra descendente 408) se utiliza para señal descendente, y otra fibra (es decir, la fibra ascendente 410) se utiliza para señal ascendente. Utilizando las configuraciones ventajosas expuestas aquí, esquemas con mayor profundidad de fibra o esquemas de migración a fibra total pueden minimizar fuertemente la necesidad de volver a tender fibras desde un centro ODC o un nodo HFC a un concentrador óptico. Como se ha descrito arriba, aunque se ilustran dos fibras (es decir, las fibras 408, 410) en la figura 4, los sistemas y métodos presentes pueden ser implementados también utilizando sólo una única fibra, con la utilización de circuladores ópticos y gestión de longitud de onda adicionales, por ejemplo como se describe más abajo.

Mientras que la arquitectura de red de acceso por fibra convencional transmite sólo señales analógicas a través del modo convencional, la arquitectura ventajosa divulgada aquí, mediante la implementación de una unidad de configuración inteligente y un centro ODC, es capaz de transmitir adicionalmente señales ópticas directas y coherentes simultáneamente sobre la misma fibra larga sobre la base de una ocupación de anchura de banda de señales disponible, como se divulga más abajo con respecto a las figuras 6-10. Esta arquitectura y método de procesamiento novedosos están por lo tanto particularmente optimizados para un entorno de cable en el que se desean reutilizar fibras largas desde un concentrador a un nodo. Las realizaciones descritas aquí pueden estar adaptadas también a una solución PHY (del inglés “PHYsical”, física) remota, un sistema de terminación de módem de cable remoto (CMTS, del inglés “Cable Modem Termination System”) que está incluido en el nodo de fibra, una arquitectura DWDM-PON coherente y no coherente, una arquitectura iM-DD no coherente, y/o esquemas de detección coherente intradina, homodina y heterodina en un sistema largo.

En una realización a modo de ejemplo, el sistema de comunicación por fibra 400 está configurado para implementar adicionalmente ajuste de longitud de onda y longitudes de onda fijas seleccionables. Específicamente, las diversas fuentes ópticas que dan lugar a señales ópticas 444 tendrán óptimamente o bien la capacidad de ajuste de longitud de onda o bien, para fuentes de longitud de onda óptica fija, las fuentes pueden ser seleccionadas de forma que las fuentes pueden ser implementadas de acuerdo con los criterios de atribución y optimización descritos aquí. Como se ha discutido arriba, las redes convencionales tienen típicamente pocas fibras sobrantes entre el concentrador óptico y el nodo heredado. De acuerdo con ello, se supone que hay una fibra disponible para transmisión en la dirección descendente, y se supone que hay una fibra disponible en la dirección ascendente, ambas cubriendo típicamente una distancia de decenas de kilómetros desde el concentrador al nodo. El requisito de usar sólo una única fibra para cada transmisión descendente y ascendente no permite volver a tender fibras entre el concentrador y el nodo. De acuerdo con los sistemas y métodos novedosos divulgados aquí, sin embargo, una instalación de fibra nueva sólo tiene que ser implementada sobre las distancias significativamente más cortas (por ejemplo, las fibras cortas 412) entre el centro ODC, nodos de fibra HFC heredados, nodos más profundos, dispositivos finales en empresas, y/o estaciones base o viviendas (en caso de arquitecturas de fibra a vivienda). Tales extensiones de fibra nuevas no abarcarían típicamente más allá de unos pocos miles de metros. De acuerdo con esta arquitectura novedosa, un nodo de fibra HFC heredado puede ser convertido efectivamente en un centro ODC en el que se originan muchos segmentos de fibra hacia estos nuevos dispositivos de terminación ópticos o dispositivos finales ópticos.

En una realización a modo de ejemplo, la topología de fibra de red de acceso del sistema 400 implementa señales procedentes de fuentes que incluyen, sin limitación: portadoras ópticas moduladas analógicamente tales como los canales multiplexados de subportadora usados en cable; señales moduladas digitales de banda de base que usan mecanismos de detección directa tales como señales de no retorno a cero (NRZ, del inglés “Non-Return-to-Zero”), de retorno a cero (RZ, del inglés “Return-to-Zero”), de modulación por amplitud de pulsos (PAM, del inglés “Pulse Amplitude Modulation”), incluyendo PAM4 y PAM8; señales de detección diferencial tales como señales de codificación por desplazamiento de fase diferencial (DPSK, del inglés “Differential Phase-Shift Keying”) y de codificación por desplazamiento de fase en cuadratura diferencial (D-QPSK, del inglés “Differential Quadrature Phase-Shift Keying”); señales ópticas moduladas coherentes tales como señales de codificación por desplazamiento de fase binario (BPSK, del inglés “Binary Phase-Shift Keying”), de codificación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) y de modulación de amplitud en cuadratura de mayor orden (QAM, del inglés “Quadrature Amplitude Modulation”); y técnicas de transmisión mediante multiplexación por polarización para modulación coherente.

Como operación adicional dentro del entorno del sistema de comunicación por fibra 400, las longitudes de onda de componentes respectivos están sujetas a cambio bajo diferentes condiciones. En algunas situaciones, en las que cualesquiera dos longitudes de onda de señales se aproximan suficientemente una a otra, puede incrementarse un nivel de interferencia entre las respectivas señales. Cuando dos longitudes de onda tales de señales se superponen una sobre otra, puede experimentarse también interferencia de pulsación óptica. En una realización a modo de ejemplo, pueden implementarse diodos láser, que están configurados para tener capacidades de control de temperatura y/o control de ajuste de frecuencia (T/F Ctrl, del inglés “Temperature/Frequency Control”) para mantener longitudes de onda de señales de forma que puedan estar separadas con un espaciado deseado específico dentro de ciertos valores de tolerancia. De acuerdo con una realización a modo de ejemplo del sistema de comunicación por fibra 400, al menos un diodo láser es implementado para cada transmisor y receptor respectivo dentro de la red. En una realización, se requieren al menos dos fibras largas (por ejemplo, las fibras largas 408, 410) para N abonados (por ejemplo, los usuarios finales 406) usando N longitudes de onda. Alternativamente, podría usarse una única fibra para N abonados usando 2N longitudes de onda, es decir N longitudes de onda descendentes y N longitudes de onda ascendentes.

La figura 5 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicación por fibra alternativo 500. El sistema de comunicación por fibra 500 es similar a los sistemas de comunicación por fibra 300 (figura 3) y 400 (figura 4), excepto que el sistema de comunicación por fibra 500 utiliza filtrado de longitud de onda y técnicas de bloqueo por inyección, que se describen también en mayor detalle en la solicitud de patente de los EE.^u U. de número de serie 15/283.632 en tramitación junto con la presente, discutida arriba. El sistema de comunicación por fibra 500 incluye un concentrador óptico 502, un centro ODC 504, y usuarios finales 506. El concentrador óptico 502 se comunica con el centro ODC 504 a través de la fibra larga descendente 508 y la fibra larga ascendente 510. El centro ODC 504 se comunica con los usuarios finales 506 a través de fibras cortas 512. Para simplificar la explicación, no se muestran nodos profundos ni cable (por ejemplo, coaxial), pero éstos pueden estar implementados a lo largo del camino de señales de fibras cortas 512 de forma similar a las realizaciones descritas arriba con respecto a las figuras 3 y 4.

El concentrador óptico 502 incluye una parte de transmisión descendente 514 y una parte de recepción ascendente 516 opcional. En una realización a modo de ejemplo, la parte de transmisión descendente 514 incluye al menos dos de entre un transmisor descendente analógico 518, un transmisor descendente IM-DD con multiplexación por polarización 520, y un transmisor descendente coherente 522. Los usuarios finales 506 son comparables a usuarios finales 308 (figura 3) y usuarios finales 408 (figura 4) y pueden incluir, por ejemplo, una o más unidades de terminación descendentes. En la realización a modo de ejemplo, los usuarios finales 506 incluyen al menos dos de entre un receptor descendente analógico 524, un receptor descendente IM-DD con multiplexación por polarización 526, y un receptor descendente coherente 528. Cuando se desea opcionalmente comunicación ascendente (es decir, a través de la fibra larga ascendente 510), la parte de recepción ascendente 516 incluye al menos dos de entre un receptor ascendente analógico 530, un receptor ascendente IM-DD con multiplexación por polarización 532, y un receptor ascendente coherente 534. En esta realización a modo de ejemplo, los usuarios finales 506 incluyen al menos dos de entre un transmisor ascendente analógico 536, un transmisor ascendente IM-DD con multiplexación por polarización 538, y un transmisor ascendente coherente 540. Se ilustra un enlace IM-DD con multiplexación por polarización en la realización a modo de ejemplo de la figura 5. Sin embargo, los sistemas y métodos presentes pueden ser implementados utilizando un enlace de subconjunto que no tenga multiplexación por polarización. Las técnicas de bloqueo por inyección descritas aquí permiten ventajosamente la combinación novedosa de multiplexación por polarización con detección IM-DD.

En operación, el concentrador óptico 502 incluye además una unidad de configuración inteligente 542, comparable a las unidades de configuración inteligente 318 (figura 3) y 442 (figura 4), y puede ser un dispositivo autónomo o integrado que tenga múltiples funcionalidades, o un dispositivo separado en comunicación con otros dispositivos que sirven para multiplexar, agregar y/o combinar varias señales. La unidad de configuración inteligente 542 trabaja cooperativamente con el centro ODC 504 de forma que el centro ODC 504 puede demultiplexar los tipos de señal heterogéneos uno respecto a otro para que sean transmitidos separadamente por fibras cortas 512 hacia usuarios finales 506 particulares capaces de recibir ese tipo de señal.

En una realización a modo de ejemplo del sistema de comunicación por fibra 500, se incluye además un generador de semillas 544 y un filtro de longitud de onda 546. El filtro de longitud de onda 546 puede incluir, por ejemplo, una rejilla WDM. En operación, el filtro de longitud de onda 546 sirve como soporte para bloqueo por inyección de diodos láser implementado dentro de los diversos transmisores y receptores respectivos de la red. En una realización a modo de ejemplo, las diversas fuentes ópticas representadas por los transmisores 518, 520, 522 incluyen láseres bloqueados por inyección que son modulados usando diferentes formatos, y la fuente maestra (no mostrada) para bloqueo por inyección es un generador multi-tonal de alta pureza espectral (anchura de línea estrecha), como se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. de número de serie 15/283.632 en tramitación junto con la presente, discutida arriba. En una realización alternativa, otra u otras fuentes ópticas adicionales podrían ser implementadas, incluyendo, pero sin estar limitado a, fuentes de longitud de onda de banda ancha. La implementación de la fuente de anchura de línea estrecha descrita aquí permite ventajosamente un conjunto diversificado de formatos de modulación, incluyendo modulación óptica coherente.

De acuerdo con la realización ilustrada en la figura 5, pueden ser implementados ventajosamente filtros de longitud de onda para separar señales ópticas multi-tonales en longitudes de onda individuales para bloquear por inyección los láseres. Adicionalmente, las fuentes multi-tonales pueden ser colocadas en diferentes posiciones. En una realización a modo de ejemplo, con el fin de minimizar la complejidad en la parte de distribución de la red, una fuente multi-tonal es dispuesta dentro del concentrador óptico 502 cerca de donde se originan las señales descendentes. En una realización a modo de ejemplo, el centro ODC 504 incluye además un filtro de longitud de onda para demultiplexación 548 y un filtro de longitud de onda para multiplexación 550. El filtro 548 puede incluir por ejemplo una rejilla de guía de ondas organizada cíclicamente (AWG), y el filtro 550 puede incluir por ejemplo una rejilla o divisor WDM.

De forma similar a la realización ilustrada en la figura 4, la topología de fibra de red de acceso del sistema de comunicación por fibra 500 implementa señales procedentes de fuentes que incluyen, sin limitación: portadoras ópticas moduladas analógicamente tales como los canales multiplexados de subportadora usados en cable; señales moduladas digitales de banda de base que usan mecanismos IM-D^d tales como NRZ, RZ, PAM4 y PAM8; señales de detección diferencial tales como DPSK y D-QPSK; señales ópticas moduladas coherentes tales como BPSK, QPSK y QAM de mayor orden; y técnicas de transmisión con multiplexación por polarización para modulación coherente y modulación no coherente, como se muestra en las configuraciones IM-DD ilustradas en la figura 5.

En una realización alternativa, el sistema de comunicación por fibra 500 está configurado además para implementar enlaces coherentes aprovechando la alta pureza espectral de una fuente con bloqueo por inyección común (no mostrada) recibida por dos láseres diferentes, pero donde uno de los caminos de ida y vuelta a un láser está desplazado en fase en 90 grados. Este desplazamiento de fase genera los caminos I (del inglés “In-phase”, en fase) y Q (“Quadrature”, en cuadratura) necesarios para una señal modulada por QAM coherente usando dos diodos láser modulados directamente. Esta técnica puede ser expandida a dos polarizaciones con 4 diodos láser modulados directamente, consiguiendo con ello multiplexación por polarización, como se describe en la solicitud de patente de los EE.UU. de número de serie 15/283.632 en tramitación junto con la presente, discutida arriba. En una realización alternativa adicional, la multiplexación por polarización puede conseguirse mediante utilización de al menos dos enlaces de detección directa que comparten una fuente con bloqueo por inyección común. Los dos transmisores bloqueados por inyección resultantes pueden ser por lo tanto multiplexados por polarización una vez sincronizados así a través de la fuente con bloqueo por inyección común. En esta realización, la modulación de intensidad de luz descrita aquí puede conseguirse mediante modulación directa de la intensidad de corriente de diodo láser. Sin embargo, los sistemas y métodos presentes pueden utilizar también otras técnicas de modulación de intensidad, tales como técnicas de modulación de intensidad electro-ópticas y por electro-absorción usando moduladores externos.

El sistema de comunicación por fibra 500 difiere del sistema de comunicación por fibra 400 en que el sistema 500 es ventajosamente capaz de evitar el uso de mecanismos de control de temperatura o control de frecuencia, debido al hecho de que las técnicas de filtrado novedosas del sistema 500, así como la generación de multi-tonos igualmente espaciados, sirve para restringir la generación de láser a un espaciado fijo entre longitudes de onda. Los sistemas y métodos de acuerdo con esta realización resultan ventajosamente también en la eliminación de la interferencia de pulsación óptica. El sistema 500 difiere además del sistema 400 en que mientras el sistema 400 utiliza dos fibras para N abonados que usan plenamente el espectro de fibra, el sistema 500 utiliza portadoras ópticas no moduladas para bloqueo por inyección que usan la mitad de un espectro de fibra única. Por lo tanto, en este ejemplo, con dos fibras disponibles, una mitad de un espectro de fibra se usa para datos descendentes, una mitad de un espectro de fibra se usa para datos ascendentes, una mitad de un espectro de fibra se usa para portadoras ópticas no moduladas, y la restante mitad de espectro de fibra de las dos fibras no se usa. De acuerdo con ello, si se utilizan tres fibras, un espectro entero de una primera fibra puede ser usado para transmisión de datos descendentes, un espectro entero de una segunda fibra puede ser usado para transmisión de datos ascendentes, y un espectro entero de la tercera fibra puede ser usado para portadoras ópticas no moduladas. De este modo, para portar N portadoras ópticas con la misma anchura de banda, el sistema 400 necesitaría dos fibras ópticas, mientras que el sistema 500 necesitaría tres fibras ópticas. En este ejemplo, el sistema 500 es menos eficiente que el sistema 400; sin embargo, no se requiere que los diodos láser (no numerados) utilizados por los usuarios finales 506 sean de longitud de onda específica, resultando con ello en gastos de capital y operativos significativamente más bajos a través de todo el sistema 500.

En una realización alternativa adicional, los presentes inventores contemplan una aproximación híbrida para implementar conjuntamente los principios de los sistemas 400 y 500, incluyendo, sin limitación, una arquitectura con filtrado de longitud de onda en la que algunas de las fuentes ópticas están ajustadas en longitud de onda o tienen una longitud de onda fija para adecuarse a un canal filtrado. En un sistema híbrido así, la señal óptica de semilla para bloquear por inyección el transmisor óptico puede ser evitada para al menos una parte de los enlaces ópticos. En una realización a modo de ejemplo de esta alternativa, algunas señales ópticas pueden ser capaces de ajuste de longitud de onda y otras tendrán longitudes de onda fijas, lo que requiere conocimiento por parte del operador de la longitud de onda y el formato de señales para optimizar el rendimiento, y/o el filtrado de longitud de onda es implementado utilizando técnicas de bloqueo por inyección.

Las figuras 6A-6D ilustran un proceso 600 a modo de ejemplo para ubicación en longitud de onda sucesiva de señales ópticas heterogéneas de acuerdo con una realización a modo de ejemplo de la presente invención. El proceso 600 implementa una aproximación de mapeo de longitud de onda inteligente (por ejemplo, mediante una unidad de configuración inteligente de acuerdo con las realizaciones descritas arriba) de señales ópticas sobre la ventana de transmisión de longitud de onda de una fibra. En una realización a modo de ejemplo, el proceso 600 incluye uno o más algoritmos para atribución de longitudes de onda de señales ópticas y optimización de configuración, e incluye metodología relativa a cómo se optimiza una infraestructura de fibra para conseguir capacidad, robustez, y otros objetivos de rendimiento sobre la base de uno o más de entre recursos de enlace óptico y características de componentes, condiciones de canal óptico, y los requisitos de transmisión.

El proceso 600 proporciona uno o ambos de entre mapeo de longitud de onda y atribución de longitud de onda para los diferentes enlaces ópticos, que tienen diferentes formatos de modulación y esquemas de detección, para satisfacer requisitos de servicio de tráfico de la infraestructura de fibra. El proceso 600 permite ventajosamente que un concentrador óptico incremente significativamente el volumen de señales heterogéneas que puede ser transmitido sobre recursos espectrales de fibra disponibles. El proceso 600 está organizado de tal forma que, cuando es implementado mediante un procesador (por ejemplo, el procesador 324, figura 3), una unidad de configuración inteligente es capaz de reunir información sobre componentes usados, tipos de enlaces ópticos, y tipos y características de la arquitectura dentro del sistema de comunicación por fibra. Por ejemplo, el proceso 600 está configurado para determinar si una señal particular está representada por una longitud de onda ajustable, una longitud de onda fija, o una longitud de onda filtrada o una arquitectura híbrida.

En una realización a modo de ejemplo, el proceso 600 está configurado además para aprovechar uno o más de los siguientes parámetros/características de portadoras ópticas: niveles de potencia de portadoras individuales; potencia de portadoras agregada; número de portadoras ópticas; espaciado de longitud de onda entre portadoras; formato de modulación usado; configurabilidad de portadoras; y ajustabilidad de portadoras. El proceso 600 puede estar configurado adicionalmente para tomar en consideración una o más de las siguientes características de entorno de fibra: tipo de fibra; dispositivos de amplificación y/o pérdida (por ejemplo, un amplificador EDFA); filtros o divisores de longitud de onda; y topología de red de distribución de fibra. Adicionalmente, el proceso 600 puede considerar de forma añadida la medida y clasificación de diodos láser de longitud de onda fija y longitud de onda desconocida con el fin de determinar un intervalo de longitud de onda correcto. El tamaño de un intervalo de longitud de onda puede verse afectado por ejemplo por una evaluación de temperatura, antigüedad o variabilidad de potencia. En una realización a modo de ejemplo, se supone que una longitud de onda debe estar dentro de un intervalo de longitud de onda determinado cuando la longitud de onda se considera controlable.

En una realización opcional del proceso 600, dependiendo del formato de modulación usado, los objetivos para requisitos de relación señal/ruido óptica (OSNR, del inglés “Optical Signal to Noise Ratio”) para diferentes señales ópticas son calculados por adelantado e incluidos en una tabla de búsqueda, que puede ser utilizada seguidamente durante la implementación del proceso 600 para controlar y minimizar la potencia óptica de cada portadora óptica, y también para ajustar la potencia óptica de una portadora cuando el nivel de ruido se incrementa debido a efectos/interacciones no lineales entre las diversas portadoras. Tales efectos no lineales pueden incluir automodulación de fase (SPM), modulación de fase cruzada (CPM) y/o mezcla de cuatro ondas (FWM). Los efectos de las modulaciones SPM y CPM son más pronunciados en señales con mayores anchuras de banda de modulación. Los efectos de la mezcla FWM y la modulación CPM son más pronunciados con un espaciado más estrecho/reducido de longitudes de onda de canal. Los efectos de la mezcla FWM son también más pronunciados con señales que tienen menor dispersión cromática. La mezcla FWM es por lo tanto un motivo de preocupación particular con señales dispersas.

Además, la evaluación de ruido puede depender no sólo del tipo de fuente, sino también de si se usa modulación directa o externa, así como de cualquier introducción de ruido por dispositivos tales como amplificadores, tal como ruido procedente de un amplificador EDFA, o emisión espontánea amplificada (ASE, del inglés “Amplified Spontaneous Emission”)/superluminiscencia.

La figura 6A ilustra una representación gráfica de una ubicación en longitud de onda inicial de acuerdo con el proceso 600. De acuerdo con una realización a modo de ejemplo, esta ubicación inicial está representada por una intensidad de señal óptica 602 (eje y) respecto a un espectro de longitud de onda 604 (eje x) de la fibra para una pluralidad de señales portadoras analógicas 606(1), ... 606(N). La ubicación de señales portadoras analógicas 606 (también denominadas portadoras u ondas portadoras) puede producirse, por ejemplo, después de una evaluación inicial de los recursos y características de enlace óptico de la topología de red.

En la realización a modo de ejemplo, las portadoras analógicas 606 se escogen para ubicación inicial debido a que representan portadoras ópticas de longitud de onda fija, y pueden incluir enlaces modulados analógicos que portan sus respectivas señales a niveles de potencia altos debido a requisitos elevados de relación señal/ruido (SNR). Las señales portadoras analógicas típicamente no son ajustables, pero frecuentemente son los máximos contribuyentes de ruido sobre el espectro de longitud de onda 604. Las señales portadoras analógicas incluyen requisitos elevados de linealidad, y se consideran menos flexibles que otra señales. Los transmisores analógicos (por ejemplo, los transmisores 418 (figura 4), 518 (figura 5)), sin embargo, pueden ser establecidos a frecuencias particulares. De acuerdo con ello, las frecuencias de transmisión se escogen para señales portadoras analógicas 606 de forma que las portadoras 606 estén ampliamente distribuidas a través del espectro de longitud de onda 604 antes de la consideración de otras señales de tipos diferentes.

Una vez que el proceso 600 verifica que el nivel de potencia de señales analógicas 606 está optimizado, que su nivel de ruido se considera aceptable, y que las diversas portadoras ópticas están apropiadamente espaciadas sin interferencia entre sí, el proceso 600 ubica la siguiente señal en el esquema de ubicación en longitud de onda sucesiva. Opcionalmente, antes de ubicar señales adicionales, el proceso 600 puede calcular primero el ruido (no mostrado) a través del espectro de longitud de onda 604 sobre la base de la ubicación de las portadoras ópticas de señales portadoras analógicas 606, con el fin de ubicar de forma más óptima portadoras adicionales en longitudes de onda disponibles apropiadas dentro del espectro de longitud de onda 604.

La figura 6B ilustra una representación gráfica de la ubicación en longitud de onda sucesiva de señales ópticas heterogéneas de acuerdo con el proceso 600 a continuación de la ubicación en longitud de onda inicial ilustrada en la figura 6A.

En la realización a modo de ejemplo, portadoras ópticas robustas son escogidas seguidamente para ubicación en partes a lo largo del espectro de longitud de onda 604 que experimentan las peores condiciones de ruido, esto es, relativamente cerca de o adyacentemente a la ubicación de señales portadoras analógicas 606. En el ejemplo de la figura 6B, unas primeras portadoras ópticas NRZ 608(1), ... 608(N') son escogidas para este segundo nivel de ubicación debido a que representan portadoras de enlace óptico de detección directa/modulación directa que pueden ser ajustadas en potencia de forma que las transmisiones NRZ operen con un objetivo de rendimiento óptimo dentro de márgenes apropiados predeterminados.

Las portadoras ópticas NRZ 608 son adecuadas para llenar el espectro adyacentemente a portadoras analógicas debido a la naturaleza “indulgente” de una señal NRZ. Esto es, se considera que las primeras portadoras ópticas NRZ 608 tienen una de la menores relaciones SNR y una de las mayores tolerancias al ruido entre las señales heterogéneas, y son adicionalmente bastante tolerantes en cuanto a los componentes no lineales generados por señales adyacentes (es decir, las portadoras analógicas 606) a lo largo del espectro de longitud de onda 604. En una realización a modo de ejemplo, las primeras portadoras ópticas NRZ 608 están ubicadas para bordear efectivamente la parte del espectro de longitud de onda en torno a cada señal portadora analógica 606. Alternativamente, las señales QPSK tienen características de portadora comparables, y pueden ser ubicadas adyacentemente a señales portadoras analógicas 606 en vez de las primeras portadoras ópticas NRZ 608. Se forma con ello una bolsa 609 entre primeras portadoras ópticas NRZ 608 adyacentes, que representa un área de ruido

relativamente bajo dentro del espectro de longitud de onda 604.

Tras la ubicación de primeras portadoras ópticas NRZ 608 robustas, el proceso 600 puede recalcular opcionalmente el ruido a través del espectro de longitud de onda 604 tanto para tener en cuenta la adición de las nuevas portadoras ópticas (es decir, las primeras portadoras ópticas NRZ 608) como para identificar de forma más óptima la bolsa 609 para ubicar señales dentro del espectro de longitud de onda 604 que tienen requisitos más elevados de relación SNR. La figura 6C ilustra una representación gráfica de una ubicación en longitud de onda sucesiva adicional de señales ópticas heterogéneas de acuerdo con el proceso 600, a continuación de la ubicación en longitud de onda ilustrada en la figura 6B. En la realización a modo de ejemplo, son escogidas seguidamente señales ópticas que tienen requisitos más elevados de relación OSNR para ubicación dentro de la bolsa 609 (y regiones similares de ruido relativamente bajo), y son espaciadas respecto a la ubicación de señales portadoras analógicas 606. En el ejemplo de la figura 6C, son escogidas portadoras ópticas PAM4 610(1), ... 610(N''), portadoras ópticas 16QAM 612(1), ... 612(N''') y portadoras ópticas 64QAM 614(1), ... 614(N”” ) para este tercer nivel de ubicación debido a que representan portadoras de enlace óptico con relación SNR relativamente alta que generalmente son ajustables, pero requieren áreas especiales de bajo ruido dentro del espectro de longitud de onda 604. En la realización a modo de ejemplo ilustrada, las portadoras ópticas 16QAM 612 pueden requerir una relación SNR más baja que las portadoras ópticas 64QAM 614, por ejemplo, pero seguirán requiriendo una relación SNR significativamente más alta que las primeras portadoras ópticas NRZ 608. De acuerdo con la realización a modo de ejemplo, las portadoras ópticas 16QAM 612 y las portadoras ópticas 64QAM 614 pueden representar portadoras o bien coherentes o bien digitales.

Tras la ubicación de las portadoras ópticas 610, 612 y 614 de relación SNR más alta, el proceso 600 puede recalcular otra vez opcionalmente el ruido a través del espectro de longitud de onda 604, así como los efectos no lineales a través de las diferentes portadoras, para tener en cuenta la adición de las nuevas portadoras ópticas ubicadas. De acuerdo con esta realización opcional, el nivel de potencia en algunas de las portadoras ópticas puede ser ajustado adicionalmente en caso de que no se satisfagan los requisitos de relación SNR particulares para el formato de modulación pretendido de una portadora específica. Tras un ajuste de potencia así, pueden recalcularse entonces la distorsión no lineal y el impacto de ruido.

La figura 6D ilustra una representación gráfica de una ubicación en longitud de onda sucesiva final de señales ópticas heterogéneas de acuerdo con el proceso 600, a continuación de la ubicación en longitud de onda ilustrada en la figura 6C. En la realización a modo de ejemplo, las portadoras restantes, más robustas pero generalmente de menor nivel de potencia, son insertadas en las partes disponibles restantes del espectro de longitud de onda 604. En el ejemplo de la figura 6D, son escogidas portadoras ópticas QPSK 616(1), ... 616(N...) y segundas portadoras ópticas NRZ 618(1), ...

618(N....) para este cuarto nivel de ubicación debido a que representan portadoras generalmente ajustables y tolerantes que tienen requisitos más bajos de relación SNR que las señales portadoras menos tolerantes añadidas como se ilustra en la figura 6C.

Como se ha descrito arriba, las señales portadoras NRZ y QPSK tienen algunas características comparables en cuanto a robustez y requisitos de relación SNR, y pueden ser sustituidas unas por otras (o mezcladas) en los niveles de ubicación segundo y cuarto descritos aquí, dependiendo de características de señal particulares tales como tasa de símbolos, tasa de baudios, etc. El proceso 600 está configurado para escoger óptimamente las señales ópticas robustas a añadir a regiones de longitud de onda que tienen niveles de ruido subóptimos, y de acuerdo con características de señal y de fibra medidas y/o monitorizadas. Una vez que todas las señales portadoras ópticas han sido ubicadas así, pueden recalcularse opcionalmente efectos no lineales e impacto de ruido.

La figura 7 ilustra una representación gráfica alternativa de una ubicación en longitud de onda tridimensional 700, de forma comparada con la ubicación de portadoras final del proceso 600, representada en la figura 6D. En esta realización a modo de ejemplo, la ubicación en longitud de onda 700 está representada mediante el espectro de longitud de onda 702 (eje x), la eficiencia 704 (eje y), y la potencia 706 (eje z), ilustrando una atribución de longitud de onda con un filamento de fibra (no mostrado) a continuación de la ubicación de acuerdo con un proceso o algoritmo de optimización de rendimiento, por ejemplo, el proceso 600 (figura 6).

Como se ha descrito arriba, cuando una portadora única es la única señal que ocupa un filamento de fibra, no son motivo de preocupación las interacciones con otras portadoras. Tales filamentos de fibra de portadora única están limitadas principalmente por la cantidad de potencia que una fibra particular puede manejar sin producir distorsión sobre sí misma. Una señal con un requisito más bajo de relación SNR será generalmente más robusta que una con un requisito más elevado de relación SNR, y cuando dos o más de tales señales están presentes dentro de la misma fibra, debe abordarse la interacción e interferencia entre las señales.

En la realización a modo de ejemplo, se ilustra la ubicación en longitud de onda 700 como una consideración tridimensional de diversos requisitos relativos a potencia, relación SNR, eficiencia, características de ruido adyacente, y ocupación de anchura de banda. En una realización alternativa, diferentes características de señal y/o de fibra, incluyendo sin limitación: formato de modulación; multiplexación por polarización; codificación/decodificación de canal, incluyendo corrección de errores sin canal de retorno; longitud de fibra; potencia de portadoras agregada; número de portadoras ópticas; espaciado de longitud de onda entre portadoras; configurabilidad de portadoras; sostenibilidad de portadoras; tipo de fibra; dispositivos de amplificación y/o pérdida; filtros o divisores de longitud de onda; y topología de red de distribución de fibra. En una realización alternativa, la ubicación 700 puede ser optimizada teniendo en cuenta un número de estas consideraciones adicionales, convirtiendo con ello la ubicación 700 en una ubicación de atribución con cinco o seis dimensiones, o más.

La figura 8 es un diagrama de flujo de un proceso de atribución de longitud de onda a señales ópticas 800 que puede ser implementado con los sistemas de comunicación por fibra 300, 400, 500, y de forma complementaria al proceso 600, mostrados en las figuras 3-6, respectivamente, y descritos arriba. El proceso 800 representa una o más subrutinas y/o algoritmos para atribución de longitud de onda a señales ópticas y optimización de configuración. En una realización a modo de ejemplo, el proceso 800 empieza en el paso 802. En el paso 802, el proceso 800 realiza un subproceso de análisis de segmentos de fibra, explicado más abajo con respecto a la figura 9. Tras completar el análisis de segmentos de fibra, el proceso 800 pasa al paso 804. En el paso 804, el proceso 800 realiza un subproceso de análisis de señales, explicado más abajo con respecto a la figura 10. Tras completar el análisis de señales, el proceso 800 pasa al paso 806. En el paso 806, el proceso 800 realiza un subproceso de asignación de espectro, explicado más abajo con respecto a la figura 11. En una realización a modo de ejemplo, el subproceso del paso 806 puede incluir el, o puede ser complementario al, proceso 600, mostrado en las figuras 6A-D. Tras completar la asignación de espectro de portadoras ópticas, el proceso 800 pasa al paso 808. En una realización a modo de ejemplo, el paso 808 termina el proceso 800. En una realización alternativa, el paso 808 representa una vuelta al paso 802, con el fin de repetir el proceso 800 una o más veces según se desee.

La figura 9 es un diagrama de flujo de un subproceso de análisis de segmentos de fibra 900 a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución 800 mostrado en la figura 8. En una realización a modo de ejemplo, el subproceso 900 incorpora el paso 802, figura 8, o puede empezar a partir de una solicitud o llamada desde el paso 802. El subproceso 900 pasa desde el inicio al paso 902. En el paso 902, el subproceso 900 determina el tipo de fibra (por ejemplo, fibra larga 310, figura 3) utilizado para difundir las señales heterogéneas. En una realización a modo de ejemplo, el tipo de fibra es SM-SMF28. El subproceso 900 pasa entonces al paso 904, en el que se determina la longitud de la fibra. En una realización a modo de ejemplo, la longitud se determina en kilómetros. El subproceso 900 pasa entonces al paso 906, en el que se determina la información de latitud y longitud relativa a la fibra. En una realización a modo de ejemplo, tal información considera tanto la entrada como la salida del segmento de fibra, así como información que precede y sigue al segmento de fibra.

Adicionalmente a la información de fibra general, el subproceso 900 analiza los parámetros de fibra teniendo en cuenta la ubicación espectral de señales heterogéneas. Por ejemplo, en el paso 908, el subproceso 900 determina la presencia de al menos uno de entre parámetros de modelo de dispersión, pérdida y no linealidad para modulación SPM, CPM y mezcla FWM. En una realización a modo de ejemplo, pueden considerarse otros parámetros, como se ha discutido anteriormente con respecto a las figuras 6-7. El subproceso 900 determina entonces si la fibra incluye un dispositivo amplificador o de pérdida en el paso 910. En una realización a modo de ejemplo, el paso 910 es un paso de decisión. Si está incluido un dispositivo amplificador o de pérdida (por ejemplo, EDFA/AMP), el paso 910 pasa al paso 912, en el que se registra el ruido procedente del dispositivo amplificador/de pérdida. En una realización a modo de ejemplo, el paso 912 registra además el rango de potencia y/o una descripción paramétrica no lineal del dispositivo amplificador/de pérdida. Una vez registrado esto, el subproceso 900 sale del paso 912 y vuelve al proceso 800 (figura 8), y específicamente al paso 804. Si no se incluye ningún dispositivo amplificador/de pérdida en el paso 910, el subproceso 900 pasa directamente del paso 910 al paso 804.

La figura 10 es un diagrama de flujo de un subproceso de análisis de señales 1000 a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución 800 mostrado en la figura 8. En una realización a modo de ejemplo, el subproceso 1000 incorpora el paso 804, figura 8, o puede empezar a partir de una solicitud o llamada desde el paso 804. En una realización alternativa, el subproceso 1000 puede realizarse directamente tras los pasos 910/912, figura 9, o simultáneamente con el subproceso 900.

El subproceso 1000 pasa del inicio al paso 1002. El paso 1002 es un punto de retorno desde las diversas subrutinas incluidas dentro del subproceso 1000, descritas más abajo. El paso 1002 devuelve el subproceso 1000 al paso 1004. El paso 1004 es un paso de decisión. En el paso 1004, el subproceso 1000 analiza las señales heterogéneas para determinar si hay alguna señal óptica no asignada dentro del grupo de señales heterogéneas. Si el paso 1004 determina que hay al menos una señal óptica no asignada, el subproceso 1000 pasa al paso 1006. Si el paso 1000 determina que no hay más señales ópticas a asignar a lo largo del espectro, el subproceso 1000 pasa en vez de ello al paso 1007, que construye la lista de portadoras ópticas junto con los parámetros caracterizantes, y de este modo se vuelve al subproceso 800 (figura 8), y específicamente al paso 806.

El paso 1006 también es un paso de decisión. En el paso 1006, el subproceso 1000 determina si la señal óptica en cuestión es una señal analógica. Si el paso 1006 determina que la señal óptica es una señal analógica, el subproceso 1000 pasa al paso 1008, en el que la señal óptica recibe la asignación de una identificación ID de señal analógica. Sin embargo, si se determina que la señal óptica no es una señal analógica, el subproceso 1000 pasa al paso 1010. Una vez asignada una ID de señal analógica en el paso 1008, el subproceso 1000 pasa a una subrutina de análisis 1012. La subrutina de análisis 1012 empieza en el paso 1014. El paso 1014 es un paso de decisión. En el paso 1014, la subrutina de análisis 1012 determina si la longitud de onda de la señal asignada es fija. Si se determina que la longitud de onda es fija, la subrutina de análisis 1012 registra la longitud de onda fija en el paso 1016 y pasa al paso 1018. Si por el contrario el paso 1014 determina que la longitud de onda no es fija, la subrutina 1012 registra la granularidad y el rango de la señal en el paso 1020, y pasa al paso 1018.

El paso 1018 es un paso de decisión. En el paso 1018, la subrutina de análisis 1012 determina si se está utilizando modulación externa. Si se determina que se utiliza esta modulación, la subrutina de análisis 1012 registra la modulación externa, así como parámetros de diodo láser, si los hubiera, en el paso 1022 y pasa al paso 1024. Si por el contrario el paso 1018 determina que no se está utilizando modulación externa, la subrutina 1012 registra los parámetros de diodo láser en el paso 1026, y pasa al paso 1024. El paso 1024 es un paso de decisión. En el paso 1024, la subrutina de análisis 1012 determina si la potencia en una entrada es fija. Si se determina que la potencia es fija, la subrutina de análisis 1012 registra la potencia de entrada en el paso 1028, y pasa al paso 1030. Si por el contrario el paso 1024 determina que la potencia de entrada no es fija, el rango de potencia en la entrada es registrado en el paso 1032, y la subrutina de análisis 1012 pasa entonces al paso 1030.

El paso 1030 es un paso de decisión. En el paso 1030, la subrutina de análisis 1012 determina si se está implementando amplificación en el segmento de fibra. Si se determina que esta amplificación está implementada, la subrutina de análisis 1012 registra la posición, características de amplificador, y potencia de señal de salida en el paso 1034 y pasa al paso 1036. Si por el contrario el paso 1030 determina que no está implementada ninguna amplificación en el segmento de fibra, la subrutina 1012 pasa directamente al paso 1036. El paso 1036 es un paso de decisión. En el paso 1036, la subrutina de análisis 1012 determina si hay una pérdida discreta en el segmento de fibra. Si se detecta una pérdida discreta, la subrutina de análisis 1012 registra la posición, características, y pérdida de potencia de salida en el paso 1038, y pasa al paso 1040. Si por el contrario el paso 1036 no detecta ninguna pérdida discreta en el segmento de fibra, la subrutina de análisis 1012 pasa entonces directamente al paso 1040.

El paso 1040 sale de la subrutina de análisis 1012. Una vez completada la subrutina de análisis 1012, la anchura de banda de modulación y el formato de modulación de la señal analógica asignada son determinados en el paso 1042. En el paso 1044, se determina el nivel de ruido, así como los niveles máximo y mínimo de señal. En el paso 1046, el subproceso 1000 determina los requisitos de relación SNR eléctrica para la señal analógica asignada. En el paso 1048, el subproceso 1000 calcula los requisitos de relación SNR óptica para la señal analógica asignada, y pasa entonces de vuelta al paso 1002.

Con referencia de vuelta al paso 1010, si el subproceso 1000 no detecta una señal analógica en el paso 1006, el subproceso 1000 determina entonces si la señal óptica en cuestión es una de entre una señal óptica de detección directa digital y una señal óptica de detección diferencial. Esto es, el paso 1010 es un paso de decisión. Si el paso 1010 determina que la señal óptica es una señal directa o diferencial, el subproceso 1000 pasa al paso 1050, en el que la señal óptica recibe la asignación de una ID de señal de detección directa. Si por el contrario no se determina que la señal óptica es una señal directa/diferencial, el subproceso 1000 pasa al paso 1052. Una vez asignada una ID de señal de detección directa en el paso 1050, el subproceso 1000 pasa a una subrutina de análisis 1054. La subrutina de análisis 1054 es sustancialmente idéntica a la subrutina de análisis 1012, excepto que los mismos pasos son realizados para la señal directa/diferencial, en lugar de una señal analógica.

Una vez completada la subrutina de análisis 1054, la anchura de banda de modulación y el formato de modulación, así como la tasa de símbolos, de la señal directa/diferencial asignada son determinados en el paso 1056. En el paso 1058 se determina el nivel de ruido, así como los niveles máximo y mínimo de señal. En el paso 1060, el subproceso 1000 calcula los requisitos de relación SNR óptica para la señal directa/diferencial asignada, y luego pasa de vuelta al paso 1002.

Con referencia de vuelta al paso 1052, si el subproceso 1000 no detecta una señal directa/diferencial en el paso 1010, el subproceso 1000 determina entonces si la señal óptica en cuestión es una señal óptica coherente digital. Esto es, el paso 1052 es un paso de decisión. Si el paso 1052 determina que la señal óptica es una señal coherente, el subproceso 1000 pasa al paso 1062, en el que la señal óptica recibe la asignación de una ID de señal coherente. Si por el contrario se determina que la señal óptica no es una señal coherente, el subproceso 1000 vuelve al paso 1002. Una vez asignada una ID de señal coherente en el paso 1062, el subproceso 1000 pasa a una subrutina de análisis 1064. La subrutina de análisis 1064 es sustancialmente idéntica a subrutinas de análisis 1012 y 1054, excepto que los mismo pasos se realizan para la señal coherente, en lugar de una señal analógica o directa/diferencial.

Una vez completada la subrutina de análisis 1064, la anchura de banda de modulación y el formato de modulación, así como la tasa de símbolos, de la señal directa/diferencial asignada son determinados en el paso 1066. En el paso 1068 se determina el nivel de ruido, así como los niveles máximo y mínimo de señal. En el paso 1070, el subproceso 1000 calcula los requisitos de relación SNR óptica para la señal coherente asignada, y luego pasa de vuelta al paso 1002. Entre los pasos perfilados arriba, no es necesario realizar pasos particulares en el orden exacto en el que están presentados, salvo que su descripción requiera específicamente tal orden.

La figura 11 es un diagrama de flujo de un subproceso de asignación de espectro 1100 a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de atribución 800 mostrado en la figura 8. En una realización a modo de ejemplo, el subproceso 1100 incorpora el paso 6, figura 8, o puede empezar a partir de una solicitud o llamada desde el paso 806. En una realización alternativa, el subproceso 1000 puede realizarse directamente tras el paso 1007, figura 10, o simultáneamente con los subprocesos 900 y 1000.

El subproceso 1100 pasa desde el inicio al paso 1102. El paso 1102 analiza la señal heterogénea para identificar el nivel de ruido que cada señal individual genera para sí misma, diferentes niveles de potencia como una transmisión autónoma. En el paso 1102, el subproceso 1100 determina además el margen respecto a los requisitos de relación SNR para el menor nivel de potencia de operación. En el paso 1104, el subproceso 1100 identifica el número de señales ópticas de forma agregada, y por tipo de señal óptica. En el paso 1106, el subproceso 1100 determina la longitud de onda y granularidad aproximadas para cada señal asignada. En el paso 1108, el subproceso 1100 ubica las señales ópticas de longitud de onda fija en los niveles de potencia más bajos que sean aceptables en una posición primaria (por ejemplo, figura 6A), y luego determina el nivel de ruido que rodea a longitudes de onda contiguas. Una vez ubicadas las señales ópticas de longitud de onda fija, el subproceso 1100 actualiza opcionalmente el mapa de bandas de nivel de ruido en el paso 1110.

Una vez asignadas las señales ópticas de longitud de onda fija, el subproceso 1100 pasa entonces al paso 1112, en el que señales ópticas son ubicadas en niveles de potencia aceptables relativamente más bajos, pero requieren condiciones de canal relativamente mejores, y también provocarán el impacto más grande sobre los recursos de fibra (por ejemplo, figura 6B), esto es, aparte de las señales ópticas de longitud de onda fija. En una realización a modo de ejemplo, una vez hechas las dos primeras ubicaciones de señales ópticas, el subproceso 1100 pasa al paso 1114, en el que una subrutina 1116 es llamada para verificar y/o ajustar la relación OSNR.

La subrutina 1116 empieza en el paso 1118. En el paso 1118, la subrutina 1116 calcula los niveles de ruido introducidos por la o las señal(es) óptica(s) en cuestión. En el paso 1120, la subrutina 1116 determina ruido no lineal y autoinducido. En el paso 1122, la subrutina 1116 determina ruido no lineal que puede haber sido inducido por otras portadoras. En el paso 1124, la subrutina 1116 determina ruido no lineal de amplificación procedente de todas las portadoras. En el paso 1126, la subrutina 1116 determina ruido no lineal de atenuación procedente de todas las portadoras. Los pasos precedentes de la subrutina 1116 pueden ser realizados en el orden indicado, en un orden diferente, o simultáneamente. Una vez determinado el ruido en componentes no lineales, la subrutina 1116 pasa al paso 1128. El paso 1128 es un paso de decisión. En el paso 1128, la subrutina 1116 determina si los niveles de relación OSNR verificados justifican un ajuste en niveles de potencia. Si está justificado el ajuste en niveles de potencia, la subrutina ^{1116 vuelve al paso} 1118 ^{y recalcula los niveles de ruido y determina componentes no lineales como se ha descrito} arriba. Si no está justificado un ajuste en niveles de potencia, por otro lado, la subrutina 1116 se termina, y vuelve al paso que sigue a la llamada a la subrutina 1116 (en este caso, el paso 1130). En una realización alternativa, la subrutina 1116 puede ser llamada en cualquier punto tras la ubicación de una señal óptica particular.

En el paso 1130 se realiza una tercera ubicación de señales ópticas (por ejemplo, figura 6C) para asignar el espectro para aquellas señales que se consideran generalmente robustas, y asignar de este modo tales señales en proximidad relativamente estrecha a aquellas señales que impactan más significativamente sobre los recursos de fibra. Una vez realizada así la asignación, el subproceso 1100 pasa al paso 1132, que llama a la subrutina 1116. Una vez completada la subrutina 1116, el subproceso 1100 pasa del paso 1132 al paso 1134. En el paso 1134, se realiza una cuarta ubicación de señales ópticas (por ejemplo, figura 6D) para asignar el espectro para aquellas señales que requieren las siguientes mejores condiciones de canal, con relación a las señales previamente asignadas, en los canales restantes no ocupados que proporcionan tales condiciones óptimas. En una realización a modo de ejemplo del paso 1134, la ubicación de las señales ópticas se realiza para evitar un deterioro de la condición del canal por agrupamiento de este conjunto particular de señales ópticas. Opcionalmente, tras el paso 1134, el subproceso 1100 puede realizar un paso 1136 adicional, con el fin de ubicar señales ópticas que se consideran generalmente más robustas en proximidad relativamente estrecha a aquellas señales que impactan más significativamente sobre los recursos de fibra. Una vez así ubicadas estas señales ópticas, el subproceso 1100 pasa al paso 1138, en el que es llamada nuevamente la subrutina 1116, y tras lo cual el subproceso 1100 vuelve al proceso 800 (figura 8), específicamente al paso 808.

La figura 12 ilustra un centro ODC híbrido 1200 alternativo que puede ser implementado con sistemas de comunicación por fibra 300, 400 y 500, mostrados en las figuras 3, 4 y 5, respectivamente. En una realización a modo de ejemplo, el centro ODC híbrido 1200 incluye una parte óptica 1202 y una parte HFC 1204. La parte óptica 1202 incluye una arquitectura similar a los centros ODC 404 (figura 4) y ODC 504 (figura 5), descritos arriba. La parte HFC 1204 incluye una arquitectura similar a los nodos profundos 306 (figura 3), también descritos arriba. Como se ilustra, el centro ODC híbrido 1200 incluye al menos una parte HFC 1204 dentro de su estructura integrada, pero puede incluir una pluralidad de partes HFC 1204 dentro de la estructura de dispositivo, esto es, las partes 1202 y 1204 no están separadas por una distancia material.

En la realización a modo de ejemplo, el centro ODC híbrido 1200 se conecta a un concentrador óptico (por ejemplo, el concentrador óptico 302, 402 o 502) mediante la fibra larga descendente 1206 y la fibra larga ascendente 1208 opcional. El centro ODC híbrido 1200 se comunica con transceptores ópticos 1210 de respectivos usuarios finales (por ejemplo, los usuarios finales 308, 406, 506) a través de fibras cortas 1212. Similarmente, el centro ODC híbrido 1200 se comunica con un transceptor óptico 1214 de la parte HFC 1204 a través de fibras dedicadas 1216. Mientras que las fibras cortas 1212 pueden abarcar distancias de hasta varios miles de pies (1000 pies “ 305 m), las fibras dedicadas 1216 pueden abarcar una distancia de menos de unos pocos pies (1 pie “ 0,305 m) para conectar la parte óptica 1202 a la parte HFC 1204 dentro de una arquitectura de dispositivos integrados. De acuerdo con esta estructura alternativa, el centro ODC híbrido 1200 incluye al menos una interfaz óptica de entrada 1218 para comunicación con el concentrador óptico (no mostrado en la figura 12), y una o más interfaces eléctricas de salida 1220 para comunicación con respectivos usuarios finales (no mostrados en la figura 12) que no están configurados para recibir y transmitir directamente señales ópticas. Para simplificar la ilustración, no se muestran las interfaces ópticas de salida a transceptores 1210. En algunas realizaciones, los transceptores 1210, 1214 pueden incluir transmisores y receptores separados.

Como se ilustra en las realizaciones a modo de ejemplo mostradas aquí, una pluralidad de señales ópticas diferentes (es decir, analógicas, directas, diferenciales, coherentes, etc.) pueden ser inteligentemente monitorizadas y asignadas para estar simultáneamente sobre el mismo segmento de fibra, y sin que sea necesario volver a tender fibra nueva para transmitir las portadoras heterogéneas que se diferencian. Para entornos de red con recursos limitados de fibra, la implementación de los sistemas y métodos presentes incrementa significativamente la capacidad (por ejemplo de un concentrador óptico) para multiplexar eficientemente señales ópticas. Tales redes de distribución de fibra óptica ventajosamente hacen efectiva la capacidad de utilizar diferentes sistemas de transporte ópticos coexistentes dentro de la misma red. Tales sistemas de transporte ópticos diferentes, incluso aunque coexistan sobre la base de un conjunto de parámetros de configuración, pueden ser seleccionados de todos modos a través de uno o más de los diversos procesos, subprocesos y algoritmos descritos aquí que optimizan la ubicación de señales sobre la base de las diferentes métricas de rendimiento.

Sistema óptico inteligente de extremo a extremo y provisión de servicios de longitud de onda

De forma adicional a las realizaciones descritas arriba, es deseable proporcionar sistemas y métodos que sean particularmente capaces de proveer servicios de conectividad de longitud de onda de extremo a extremo sobre la base de los criterios de rendimiento descritos aquí. Es deseable además ser capaces de hacer funcionar la red y sus componentes de forma que el rendimiento tecnológico pueda ser optimizado, tanto en general como en tiempo real, para tener en cuenta criterios de coste de una manera eficiente. Las presentes realizaciones proporcionan un sistema de provisión así para transmisiones coherentes ópticas, lo que tiene la ventaja de la incapacidad de despliegue con respecto a servicios de transmisión no coherente, y particularmente con relación a transmisiones que atraviesan, y requieren gestión de recursos, atravesando y gestionando recursos en las partes de acceso, regional, y/o metropolitana/troncal de una red óptica de extremo a extremo.

Como se ha descrito arriba, la demanda de capacidad de transmisión para servicios empresariales se ha ido incrementando exponencialmente. Al mismo tiempo, los proveedores de acceso de banda ancha han estado desplegando más y más profundamente la infraestructura de fibra, hasta el punto de estar próximos de forma razonablemente estrecha a virtualmente todos los clientes. Dentro de la esfera de los operadores de cable, partes considerables de redes de operador están migrando a arquitecturas N+0. En tales sistemas migrados, se espera que la distancia física a una localización dada de consumidor sea de aproximadamente 1000 pies (1000 pies “ 305 m) o menor. De este modo, se está haciendo rentable proporcionar servicios de longitud de onda a través de conectividad por fibra directa a clientes.

Sin embargo, a pesar de esta creciente cobertura de fibra extensiva, el número de fibras disponibles o no usadas sigue siendo muy limitado. Las técnicas WDM se han utilizado convencionalmente para abordar este problema de escasez de fibras. Estas técnicas convencionales proporcionan alguna capacidad para gestionar el espectro de longitud de onda para evaluar recursos ópticos, la potencia de señales ópticas, y el ruido de diafonía que las portadoras ópticas generan a través del espectro de longitud de onda dentro de una fibra.

Adicionalmente, en la red de acceso, se sabe que los enlaces ópticos utilizan óptica analógica. Un enlace óptico analógico implementa modulación de intensidad de la portadora óptica por el cable en la dirección descendente, y el espectro RF en la dirección ascendente. Los enlaces ópticos analógicos también se denominan enlaces ópticos multiplexados de subportadora, debido a que los diferentes canales RF de vídeo y datos están multiplexados en frecuencia para formar el espectro RF de cable. Visto desde una perspectiva de portadoras ópticas, se considera que los canales RF de este espectro son subportadoras. En conjunto, estas subportadoras forman la señal RF que modula la portadora óptica.

Las transmisiones DOCSIS (del inglés “Data Over Cable System Interface Specification”, norma de interfaz de sistema de datos por cable), por ejemplo, requieren una alta calidad de señal RF, esto es, una relación SNR alta. Para conseguir una calidad de señal RF así de alta, (lo que también es necesario con otros tipos de señales) el nivel de potencia óptica usado será también muy alto, aproximándose al nivel en el que la condición operativa de la fibra se hace no lineal. En tales casos, hay un límite en la potencia óptica agregada que una única fibra puede manejar. De acuerdo con ello, el número máximo de portadoras ópticas para una fibra está determinado de tal forma que la potencia óptica agregada de la fibra puede mantenerse dentro de un umbral tolerable. Se considera que los enlaces ópticos analógicos, por ejemplo, operan a potencia óptica “alta” (por ejemplo, de hasta 10 dBm o mayor), se considera que los enlaces ópticos no coherentes tales como los enlaces de detección directa modulados en intensidad (IM-DD) operan a potencia óptica “media”, y se considera que los enlaces ópticos coherentes operan a potencia óptica “baja” (es decir, el nivel de potencia más bajo en comparación con otras tecnologías) debido a los altos niveles de sensibilidad con los cuales operan los enlaces ópticos coherentes.

Las realizaciones descritas arriba presentan soluciones particulares que permiten una coexistencia adecuada entre todos los tipos de portadoras diferentes (es decir, adicionalmente a la coexistencia de señales portadoras diferentes del mismo tipo) que comparten la misma fibra. De acuerdo con estas realizaciones, múltiples tipos de portadoras (por ejemplo, analógicas, NRZ, PAM, QAM, QPSK, etc.) pueden ser eficientemente transmitidas a lo largo de una única fibra, mientras que sistemas convencionales transmiten sólo señales múltiples del mismo tipo de portadora. Los sistemas y métodos presentes están configurados para gestionar la emisión de energía óptica procedente de otros canales ópticos y tipos. Estas técnicas ventajosas constituyen una mejora respecto a intentos convencionales para abordar la escasez de fibra en redes ópticas de extremo a extremo, en los que se extiende más fibra entre los puntos finales de extremo a extremo, lo que es muy caro.

Los sistemas y métodos, descritos aquí adicionalmente, proporcionan por lo tanto una solución adicional basada en longitud de onda que utiliza recursos de longitud de onda dentro de las bandas O, S, C y L.

Las figuras 13A-B ilustran una conexión óptica punto a punto 1300 entre dos puntos finales, EP 1 y EP 2 (del inglés “End Point”), y una red de múltiples puntos finales 1302 con cinco puntos finales, EP-1 hasta EP-5. En una realización a modo de ejemplo, pueden proporcionarse servicios de longitud de onda, por ejemplo, en forma de conectividad punto a punto, tal como la conexión óptica 1300, o de un conjunto conectado de puntos finales plenamente mallado, como se ilustra con respecto a la red de múltiples puntos finales 1302. Por simplicidad de explicación, la red de múltiples puntos finales 1302 se ilustra incluyendo cinco puntos finales; en la práctica, una red plenamente mallada puede contener significativamente más puntos finales. La solución punto a punto de conexión óptica 1300 forma por lo tanto el componente básico para la red de múltiples puntos finales 1302, que incluye múltiples enlaces punto a punto 1304.

En una realización, cada enlace punto a punto 1304 de la red de múltiples puntos finales 1302 puede estar indexada de acuerdo con los sufijos (j, k) de los respectivos puntos finales del respectivo enlace 1304. La tabla 1 inferior ilustra una asociación de índices de punto final (n(j), n(k)), para pares de puntos finales opuestos, a un respectivo índice de conexión óptica m(i), para la red de múltiples puntos finales 1302.

Tabla 1

La asociación de índices de puntos finales ilustrada en la tabla 1 es por lo tanto de uso particular para describir una red de extremo a extremo. En redes de extremo a extremo, los enlaces punto a punto 1304 podrían estar completamente confinados a una red de acceso particular, o enlaces punto a punto 1304 individuales podrían atravesar también la red regional o metropolitana asociada a la red de acceso. En algunos casos, uno o más enlaces punto a punto 1304 podrían formar un enlace de extensión nacional que atraviese la red óptica troncal. En muchos casos, un enlace óptico primario porta la señal pretendida la mayor parte del tiempo. La conexión del enlace óptico primario podría tener también uno o más enlaces secundarios que se usan por redundancia, tal como en el caso de fallos de transmisión. Además, el enlace óptico primario puede incluir una pluralidad de segmentos de transporte ópticos, y cada uno de tales segmentos de transporte puede tener un nivel de redundancia diferente. Podría haber generalmente redundancia en la parte troncal de la red, mientras que podría no haber redundancia en la parte de acceso de la red, o haberla sólo a coste adicional. La figura 14 es una ilustración esquemática de una arquitectura 1400 a modo de ejemplo para una infraestructura de fibra de extremo a extremo. En una realización a modo de ejemplo, la arquitectura 1400 incluye una parte troncal 1402, una parte regional 1404, y una parte de acceso 1406. La parte troncal 1402 puede por ejemplo incluir una red troncal primaria 1408 y una red troncal secundaria 1410, así como una pluralidad de respectivos conmutadores de longitud de onda troncales 1412. La parte regional 1404 puede por ejemplo incluir una o más redes regionales 1414, así como una pluralidad de respectivos conmutadores de longitud de onda regionales1416. La parte de acceso 1406 puede por ejemplo incluir una o más redes de acceso 1418. En la realización a modo de ejemplo, el equipamiento de instalación de cliente (CPE, del inglés “Customer Premises Equipment”) 1420 se conecta a una red de acceso 1418 a través de una red de cliente 1422, que puede incluir uno o más terminales ópticos 1424. En algunas realizaciones, la arquitectura 1400 incluye un camino primario 1426, y un camino secundario 1428.

En el entorno de cable, la parte de acceso 1406 de la arquitectura 1400 sirve como red de transporte óptica entre el concentrador o cabecera (véase la figura 15, no mostrado en la figura 14) y el abonado (por ejemplo el equipamiento de instalación de cliente 1420) en el extremo, o punto final, del enlace óptico. El concentrador/cabecera se convierte así en el lugar de la red en el que las señales realizan la transición desde la red de acceso 1418 a la red regional o metropolitana 1414. Los entornos de cable de acceso convencionales han estado tendiendo fibra desde el concentrador a un nodo de fibra HFC (véase la figura 15, no mostrado en la figura 14). De acuerdo con las realizaciones presentes, sin embargo, los tendidos de fibra pueden ser extendidos ventajosamente más allá del nodo de fibra particular, tal como hasta un abonado empresarial, una estación base, o un abonado residencial. La conectividad entre concentrador y nodo se describe más abajo con respecto a la figura 15.

La figura 15 es una ilustración esquemática de un concentrador y una red de distribución de acceso por fibra 1500 a modo de ejemplo. En el ejemplo ilustrado en la figura 15, la red 1500 incluye un concentrador óptico 1502 conectado a una pluralidad de nodos de fibra óptica 1504 a través de fibras ópticas 1506. En la realización a modo de ejemplo, hay al menos un nodo de fibra 1504 por cada área de servicio para nodos de fibra 1508. El sistema de comunicación por fibra 300 (figura 3), por ejemplo, puede representar una realización esquemática detallada de un área de servicio para nodos de fibra 1508 particular. Como se ilustra adicionalmente en la figura 15, uno en particular de los nodos de fibra óptica 1504 (es decir, el nodo de fibra de prueba 1504j en la figura 15) está conectado al concentrador óptico 1502 mediante tanto un camino de fibra primario 1510 como un camino de fibra secundario 1512.

En la realización a modo de ejemplo, el área de servicio para nodos de fibra 1508 representa una red HFC heredada que ha sido actualizada a una arquitectura profunda de fibra, como se ha descrito arriba en más detalle con respecto a la figura 3, incluyendo al menos un centro ODC 304 para cada área de servicio 1508 (mostrado en más detalle, por ejemplo, como centro ODC 404, figura 4). En el ejemplo ilustrado en la figura 3, puede verse que segmentos de fibra particulares, desde los nodos de fibra HFC heredados (por ejemplo, los nodos profundos de fibra 306) al concentrador 302, reutilizan infraestructura de fibra heredada existente. Los segmentos de fibra 312, desde el centro ODC 304 a los puntos finales (es decir, usuarios finales 308) en el extremo de la red óptica, continúan siendo instalados por lo tanto al incrementarse el consumo de tráfico, añadiendo con ello un número significativo de filamentos de fibra para atravesar las nuevas partes (por ejemplo, la última milla) de la red óptica. Cuando aparecen estos nuevos segmentos de fibra 312, los usuarios/abonados finales individuales en el extremo de la red son provistos de respectivas fibras dedicadas, y el centro ODC 304 está dispuesto óptimamente en la posición de abonado más cercana a donde se produce la gestión de longitud de onda y de fibra (es decir, encaminamiento de longitud de onda y conmutación de fibra). En el caso en el que los segmentos de fibra 312 han sido ya instalados en esta última parte de la red (por ejemplo, despliegues RFoG y EPON), y donde puede haber recursos de fibra limitados disponibles para una densidad creciente de abonados, puede implementarse multiplexación de longitud de onda adicional.

En algunas realizaciones, la selección de una longitud de onda, para dedicación a una fibra particular que se conecta a un usuario final 308 particular, puede conseguirse conectando manualmente la salida apropiada de demultiplexor de longitud de onda al filamento de fibra apropiado (por ejemplo, la fibra corta descendente 412) que transmite al usuario final/abonado 308/406 dado. En una realización alternativa, tal funcionalidad puede realizarse automáticamente, por ejemplo, mediante implementación de un conmutador óptico no bloqueante controlable (por ejemplo, el conmutador óptico 448, figura 4), de forma que un puerto demultiplexor deseado puede ser asociado a voluntad a la fibra del abonado deseado (por ejemplo, la fibra corta 412).

Las figuras 16A-B ilustran vistas en corte de un cable de fibras 1600 a modo de ejemplo y de un conducto de fibras 1602, respectivamente. El cable de fibra 1600 incluye, por ejemplo, una funda de fibras 1604 que rodea uno o más tubos de fibras 1606, en que cada tubo de fibras 1606 incluye una pluralidad de filamentos de fibra 1608. En algunas realizaciones, el cable de fibra 1600 incluye además un miembro de refuerzo central 1610 dispuesto a lo largo de la longitud de la funda de fibras 1604. Los tubos de fibras ópticas 1606 son desplegados generalmente en haces dentro de un cable que porta una pluralidad de fibras, típicamente en múltiplos de 12 (por ejemplo 12 o 24 filamentos de fibra 1608). Estas fibras terminan con conectores (no mostrados) que residen en un armario o una caja de terminación (no mostrados tampoco), o son empalmadas (por ejemplo, empalmadas por fusión) a fibras de continuación que extienden la longitud de un segmento de fibra. En algunos casos, unas pocas fibras son separadas del haz para conectarlas a un cable con menor número de fibras (no mostrado). En al menos una realización, se proporciona un cable de mensajero externo (no mostrado) en caso de utilización en instalaciones aéreas, en que una funda (o múltiples fundas) de fibra pueden ser extendidas entre polos de servicios públicos de punto de empalme a punto de empalme.

En otros ejemplos, el cable de fibra 1600 es desplegado en conductos sobre el suelo o bajo el suelo, tales como el conducto de fibras 1602, ilustrado en la figura 16B. El conducto de fibras 1602 incluye, por ejemplo, una pluralidad de fundas de cable de fibra 1600, figura 16A. En este ejemplo, los cables de fibras individuales 1600 dentro del conducto de fibras 1602 contienen diferentes cantidades de tubos de fibras 1606. De acuerdo con los sistemas y métodos presentes, la red óptica está configurada para ser capaz de gestionar las numerosas fibras desplegadas a través de la red óptica, así como las respectivas longitudes de onda dedicadas en ella. Esto es, las realizaciones presentes son ventajosamente capaces de implementar técnicas para identificar cada funda de fibras 1604 dentro del conducto de fibras 1602, cada tubo de fibras 1606 dentro de las fundas de fibras 1604 identificadas, y cada filamento de fibras 1608 dentro de los tubos de fibras 1606 identificados.

En la práctica convencional, se usa un esquema de codificación por colores para identificar fibras dentro de un haz de 12 o 24 filamentos de fibra 1608 dentro de un tubo de fibras 1606. Este esquema de codificación por colores convencional etiqueta cada fibra con un número del 1 al 12 o del 1 al 24. También es conocido convencionalmente un esquema de codificación por colores para identificar tubos de fibras 1606 dentro de la funda de fibras 1604. En el conducto de fibras 1602 a modo de ejemplo ilustrado en la figura 16B, si se supone que hay 24 filamentos de fibra 1608 por cada funda de fibras 1604, el conducto de fibras 1602 incluirá tres fundas de fibras 1604 que tienen 144 filamentos de fibra 1608, y cuatro fundas de fibras 1604 que tienen 96 filamentos de fibra. Los sistemas y métodos presentes pueden ser configurados ventajosamente para identificar separadamente filamentos de fibra 1608 individuales, y/o identificar filamentos de fibra 1608 de acuerdo con estos esquemas de codificación por colores convencionales. Una vez identificados los filamentos de fibra 1608, la red presente es configurada adicionalmente para identificar longitud de onda en parámetros de canal, como se ilustra abajo con respecto a la figura 17.

La figura 17 ilustra un mapa de canales 1700 a modo de ejemplo de una parte de la banda C y la banda L. En la realización a modo de ejemplo, los canales individuales de la banda C y la banda L siguen la norma ITU-T G.694.1. El mapa de canales 1700 ilustra la identificación de uso de longitudes de onda en cada segmento de fibra, de acuerdo con una determinación de disponibilidad de bandas de transmisión ópticas particulares. Partes de la banda C y la banda L se ilustran en la figura 17 con fines de explicación. La banda C, por ejemplo, es considerada una banda de uso especial debido a que puede aprovechar la amplificación mediante amplificadores EDFA. En este ejemplo, se muestra que está disponible la banda L, pero ésta puede ser de uso deseable sólo cuando no se necesita amplificación.

Las portadoras ópticas de banda O (por ejemplo, 1310 nm, no mostrado en la figura 17) pueden usarse en la parte de acceso de la red (por ejemplo, la parte de acceso 1406, figura 14), pero no es probable que estas portadoras se usen para proporcionar servicios de extremo a extremo, dado que están limitadas generalmente a servicios heredados. Sin embargo, las realizaciones presentes pueden considerar ventajosamente además las portadoras de la banda O en los procesos y subprocesos descritos más abajo. La consideración de estas portadoras adicionales permite que las realizaciones presentes filtren más eficientemente la parte del espectro relativa a estas portadoras, y que evalúen más precisamente el impacto que la potencia óptica de éstas tendrá sobre otras portadoras ópticas (véanse las figuras 6-7, arriba) que utilizan la misma fibra.

Al gestionar las longitudes de onda y los canales identificados (por ejemplo, figura 17) para los filamentos de fibra identificados (por ejemplo, los filamentos de fibra 1608, figura 16), las realizaciones presentes configuran además ventajosamente una variedad de conmutadores ópticos, demultiplexores y multiplexores de longitud de onda, y multiplexores ópticos reconfigurables de extracción e inserción (ROADM, del inglés “Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer”). Por ejemplo, como se ilustra con respecto a la figura 4, el centro ODC 404 es descrito utilizando un conmutador óptico o un conmutador óptico no bloqueante NxN. Adicional o alternativamente, el centro ODC 404 puede estar configurado para implementar demultiplexores que tienen una entrada de una única fibra y una salida a través de una pluralidad de fibras en diferentes longitudes de onda, y/o multiplexores con entrada de muchas fibras en diferentes longitudes de onda y salida de una única fibra.

En al menos algunas realizaciones, las presentes realizaciones utilizan un multiplexor óptico reconfigurable de extracción e inserción (ROADM). Tales implementaciones de multiplexor ROADM pueden, por ejemplo, utilizar un único puerto de extracción y un único puerto de inserción para cada demultiplexor o multiplexor en ellas, pero alternativamente pueden utilizar una pluralidad de puertos de inserción y/o extracción. En el caso en el que se utilizan una pluralidad de puertos de inserción y/o extracción, las respectivas longitudes de onda (o colores) adicionales estarían ausentes de la sección de derivación del multiplexor ROADM. En una realización, el multiplexor ROADM puede estar implementado con una única capa, o incluir múltiples capas que tienen conmutadores de fibra óptica internos para gestionar las múltiples fibras de entrada y las múltiples fibras de salida. Tales conmutadores de fibra óptica internos pueden estar implementados por ejemplo en un nivel de longitud de onda. Esto es, un conmutador selectivo de longitud de onda puede esta basado en sistemas microelectromecánicos (MEMS, del inglés “MicroElectroMechanical Systems”), estructuras de cristal líquido o de cristal líquido sobre silicio.

La figura 18 es una ilustración esquemática de una topología 1800 a modo de ejemplo de una infraestructura de fibra de extremo a extremo basada en cable. Como estructura general, la topología 1800 es similar a la arquitectura 1400, figura 14, arriba, e incluye una parte troncal 1802, una parte regional 1804 y una parte de acceso 1806. La parte troncal 1802 puede incluir un tronco primario 1808 y un tronco secundario 1810. En este ejemplo, el tronco primario 1808 se ilustra como un anillo de 12 fibras, y el tronco secundario se ilustra como un anillo de 6 fibras. Adicionalmente respecto a este ejemplo, la parte regional 1804A se ilustra como un anillo de 96 fibras de una red regional 1812A (operador A), en que como parte regional 1804B se ilustra un anillo de 48 fibras de una red regional 1812B (operador B). Las partes de acceso 1806(2) y 1806(3) son similares cada una a la topología general de la red de acceso 1500, figura 15 (no se muestran en la figura 15 detalles más finos del área de servicio para nodos HFC).

En esta realización a modo de ejemplo de la presente invención, una capacidad de configuración inteligente establece una conectividad de señales entre dos puntos finales respectivos, aprovechando información tal como: (A) conocimiento de las capacidades de los respectivos dispositivos finales; (B) conocimiento y control de la ocupación de longitudes de onda (por ejemplo, figura 17) en los filamentos de fibra (por ejemplo, figura 16) disponibles entre dos puntos finales dentro de las rutas de la red de fibras; y (C) mediante aprovechamiento del control, configuración, y conectividad de componentes de transmisión ópticos individuales, como se describe arriba, y más abajo. De acuerdo con ello, se ilustra un ejemplo detallado específico para cable de la topología 1800 para la infraestructura de cable de extremo a extremo de la figura 18.

En una realización a modo de ejemplo de la topología 1800, se realiza una provisión de una longitud de onda desde un abonado (por ejemplo, el usuario final 308, figura 3) en el área de servicio para nodos 1814A (es decir, el área sombreada, en este ejemplo), dentro de la parte de acceso 1806A del concentrador '2, y se envía la longitud de onda a un usuario final en el área de servicio para nodos 1814B (sombreada aparte) dentro del concentrador 3. De acuerdo con ello, el camino primario de la longitud de onda provisionada atraviesa el concentrador '2, el concentrador '3, el concentrador '4 y el concentrador '0 de la red regional 1814A del operador A, se conecta al concentrador 0 a través del tronco primario 1808 y luego atraviesa el 1, el concentrador 2 y el concentrador 3 en la red regional 1814B del operador B antes de llegar al nodo en el que está situado el abonado final. El camino secundario de la longitud de onda atraviesa el concentrador '2 y el concentrador '1 de la red regional 1814B del operador A, se conecta al concentrador 4 a través del tronco secundario 1810, y luego atraviesa el concentrador 3 en la red regional 1814B del operador B, antes de llegar al nodo dentro del concentrador 3 en el que está situado el abonado final.

La figura 19 es un diagrama de bloques de una secuencia 1900 a modo de ejemplo de componentes atravesados por señales ópticas de longitudes de onda seleccionadas o deseadas. La secuencia 1900 puede incluir, por ejemplo, uno o más de entre un transceptor de origen 1902, un primer segmento de fibra de acceso de origen 1904 (por ejemplo, para la primera/última milla), un multiplexor de nodo de origen 1906, un segundo segmento de fibra de acceso de origen 1908, un multiplexor ROADM de concentrador de origen 1910, un segmento de fibra de núcleo de origen 1912, un amplificador óptico de origen 1914, un multiplexor ROADM de núcleo 1916, un amplificador óptico de destino 1918, un segmento de fibra de núcleo de destino 1920, un multiplexor ROADM de destino 1922, un primer segmento de fibra de acceso de destino 1924, un demultiplexor de nodo de destino 1926, un segundo segmento de fibra de acceso de destino 1928 (por ejemplo, para la última/primera milla), y un transceptor de destino 1930.

En la operación a modo de ejemplo de la secuencia 1900, se gestionan parámetros clave de las señales ópticas transmitidas, de acuerdo con las realizaciones descritas arriba, de forma que las longitudes de onda de las señales ópticas de diferentes tipos de portadora pueden coexistir compartiendo las fibras comunes. Estos parámetros clave pueden incluir la potencia de transmisión, el tipo de modulación (coherente o no coherente), el orden de modulación, la anchura de banda de modulación o tasa de símbolos, y la longitud de onda o frecuencia central. En al menos algunas realizaciones, la emisión en canales adyacentes y/u otros canales es también un parámetro clave que es también gestionado para optimizar la coexistencia de diferentes tipos de portadora transmitidos por la misma fibra.

La figura 20 es una ilustración gráfica que muestra una distribución de gestión de potencia 2000 a modo de ejemplo. La distribución 2000 enfatiza cómo una potencia de pico máxima 2002 puede ser gestionada para un canal de transmisión 2004 particular. La distribución 2000 ilustra además cómo puede definirse la energía máxima permisible fuera del canal de transmisión 2004, por ejemplo, en canales 2006 adyacentes u otros canales 2008 en el espectro de longitud de onda. A través de esta distribución 2000 ilustrativa, una persona con experiencia ordinaria en la técnica puede determinar más fácilmente técnicas para gestionar la potencia y emisiones indeseadas de ruido a través del espectro de longitud de onda, para optimizar el uso de recursos de fibra. En la realización a modo de ejemplo, estos parámetros pueden ser gestionados adicionalmente, de acuerdo con las realizaciones expuestas aquí, para optimizar los requisitos de rendimiento de emisión de ruido de transmisión para abonados a servicios de longitud de onda, de forma que los abonados pueden adherirse a acuerdos de nivel de servicio (SLA, del inglés “Service-Level Agreement”) particulares. La distribución 2000 ilustra la gestión óptima de restricciones sobre la base únicamente de la longitud de onda o frecuencia central del canal, así como su entorno inmediato. Sin embargo, las realizaciones presentes son capaces además de gestionar ventajosamente la ubicación óptima de diferentes tipos de portadora dentro de la misma fibra considerando restricciones adicionales, tales como el lugar de origen de la señal transmitida. El origen de la señal puede ser un factor de consideración importante debido a que ciertas partes de la red, tales como la parte troncal, requerirían probablemente consideraciones de optimización diferentes a otras partes de la red, dado que se consideraría típicamente que la parte troncal tiene mayor valor que la parte de acceso o la parte regional/metropolitana de la red. La tabla 2, abajo, hace una lista de ejemplos de la máxima potencia de lanzamiento por canal en la parte de acceso de la red, frente a la máxima potencia de lanzamiento por canal en las partes metropolitana y troncal de la red. Así, como se muestra en la tabla 2, la potencia de lanzamiento puede experimentar restricciones diferentes basadas en dónde se origina la señal.

Tabla 2

Como puede verse a partir de la tabla 2, la potencia óptica en las partes metropolitana y troncal de la red es menor que la potencia óptica en la parte de acceso de la red, de forma que se permite un mayor número de canales, con menos emisiones indeseadas, a lo largo del espectro de longitud de onda de las fibras en las partes de la red en las que es más deseable optimizar la capacidad. En al menos algunas realizaciones, adicionalmente a los parámetros de señal óptica individuales considerados arriba, las realizaciones presentes son además capaces de tener en cuenta en las determinaciones de coexistencia de portadoras parámetros de fibra agregados, tales como la máxima potencia óptica agregada. Esto es, las técnicas presentes pueden tener en cuenta además ventajosamente el efecto aditivo de todas las señales transmitidas dentro de una fibra particular para evitar el comportamiento no lineal de la fibra, que podría impactar en la capacidad global en un filamento de fibra.

Con el fin de optimizar la capacidad en un entorno de fibras compartidas, los sistemas y métodos presentes implementan técnicas de gestión innovadoras y precisas de los parámetros de los diferentes tipos de portadora óptica. Desde la perspectiva de los abonados que usan sus propios transmisores ópticos, sería necesario que tales transmisores de abonado se adhirieran a un acuerdo de coexistencia de portadoras (CSA, del inglés “Canter Coexistence Agreement”) que opera en cooperación con los principios descritos aquí. En el caso en el que el proveedor de servicios tiene control de los transmisores, también sería necesario que el proveedor de servicios obedeciera los umbrales de configuración del mismo acuerdo CSA, permitiendo con ello que el proveedor de servicios habilitara acuerdos SLA al proporcionar servicios de longitud de onda de extremo a extremo.

Las técnicas innovadoras de las realizaciones presentes permiten además el desarrollo de estrategias óptimas de provisión de servicios de longitud de onda para identificar y utilizar más eficientemente recursos de longitud de onda, de forma que un proveedor de servicios, por ejemplo, sea capaz de cobrar más precisamente al abonado los servicios sobre la base de la complejidad de implementación, el rendimiento y/o el coste de los servicios. Esto es, a través de las soluciones técnicas novedosas presentadas aquí, se requieren menos conjeturas para estimar los costes de servicio por abonado, por área de servicio para nodos de fibra, o por red de acceso.

Aunque, en teoría, podría haber numerosas opciones para usar cualquier longitud de onda en la banda C y la banda L, en la práctica hay consideraciones particulares que deben ser tenidas en cuenta en la disponibilidad y uso de transmisores y receptores para las diferentes longitudes de onda de estas bandas. Adicionalmente, otras consideraciones, tales como la necesidad de amplificación (por ejemplo, mediante amplificadores EDFA), o el hecho de que no haya amplificadores EDFA disponibles en la banda L, deben ser sopesadas también. Actualmente, los transmisores y receptores no coherentes convencionales son menos costosos que los transmisores y receptores coherentes. Sin embargo, debido a que las señales coherentes pueden ser empaquetadas más eficientemente en una anchura de banda comparativamente muy pequeña en comparación con las señales no coherentes, la utilización de la tecnología coherente descrita aquí mejora significativamente la eficiencia en la utilización de recursos de fibra existentes. De acuerdo con ello, la reducción en la necesidad de volver a tender fibras, que resulta del incremento de eficiencia conseguido con la tecnología coherente, pesa significativamente más que el incremento de coste de los transmisores y receptores coherentes individuales que se usan para implementar la tecnología. Estos beneficios de coste se hacen realidad incluso si el coste relativo de los componentes coherentes no se reduce con el tiempo con respecto a sus homólogos no coherentes (lo que sin embargo es esperable).

Estos beneficios de eficiencia son particularmente ventajosos para dos operadores en el entorno de cable, dado que los operadores de cable presentes típicamente tienen una penetración significativa de fibra, pero sólo un número limitado de filamentos de fibra disponibles para una expansión adicional. Por lo tanto, aunque pueden considerarse inicialmente servicios de longitud de onda no coherentes por exhibir menores costes de punto final (por ejemplo, por componentes de hardware más baratos), la operación de los servicios de longitud de onda no coherentes hasta el punto final será, de hecho, más costoso globalmente, debido a la anchura de banda y los recursos de potencia considerablemente más grandes consumidos por la tecnología no coherente. Varios de los algoritmos descritos más abajo demuestran específicamente que, en muchos escenarios, es más rentable implementar servicios de longitud de onda usando los sistemas y métodos coherentes descritos aquí, en comparación con tecnologías no coherentes convencionales.

Como se ha descrito arriba, los enlaces ópticos coherentes tienen mayor sensibilidad que los enlaces ópticos no coherentes, y comparativamente requieren sólo una potencia de transmisión muy baja. Como se ha descrito también arriba, la máxima potencia agregada en una fibra es un parámetro clave a evaluar, como fenómeno limitador de capacidad, debido al comportamiento no lineal que puede resultar de someter la fibra a un exceso de potencia. Esta ventaja de sensibilidad experimentada por los enlaces coherentes permite además transmisiones sobre distancias más largas sin amplificación adicional, reduciendo con ello adicionalmente los costes de hardware al usar tecnología coherente.

Como se ha descrito arriba con respecto a la figura 17, el mapa de canales 1700 incluye partes de la banda C y la banda L. Como se ha descrito aquí adicionalmente, se proporcionan criterios y técnicas de mapeo y selección de longitud de onda para atribuir más eficientemente los canales de un espectro disponible, tales como algunos o todos los canales ilustrados en el mapa de canales 1700. Típicamente, es esperable que la red de acceso tenga filamentos de fibra limitados disponibles desde el concentrador al nodo. Sin embargo, puede suponerse que debido a que debe instalarse fibra nueva desde el nodo a cada nuevo abonado, habrá disponibles suficientes recursos de fibra para este último segmento de nodo a abonado.

Es esperable además que haya disponibles recursos de fibra limitados de concentrador a concentrador, así como en la parte troncal de la red. Esto es, la parte troncal, que incluye los enlaces de mayor distancia, tiene recursos de fibra limitados, y es la parte de la red que es gestionada más cuidadosamente y es más probable que incluya etapas de amplificación. Las redes regionales de un proveedor pueden tener una mayor disponibilidad de fibra que la de su parte troncal, pero el proveedor puede tener también una variedad de tecnologías ópticas que usan esos recursos adicionales. La utilización de todos estos recursos influye sobre el coste y el rendimiento para proporcionar servicios de longitud de onda. De acuerdo con ello, la estrategia de selección de longitudes de onda de las técnicas presentes está configurada de forma adicionalmente ventajosa para considerar el efecto sobre la red y la distribución de longitudes de onda en las fibras debido a estos otros recursos.

Para servicios de longitud de onda que atraviesan distancias más cortas puede no haber necesidad de amplificación. En tales casos, esto es, para servicios que pueden atravesar sólo la parte de acceso o la red de acceso y un camino más corto a través de unos pocos concentradores, la estrategia de selección de longitudes de onda podría sólo atribuir la banda L y una pequeña parte de la banda C. Sin embargo, para transmisiones de mayor distancia, en las que son atravesados múltiples concentradores o una parte del tronco, la banda C, que no tiene capacidades de amplificación, podría ser atribuida más óptimamente.

Los sistemas y métodos presentes están por lo tanto configurados para implementar una base de datos exhaustiva para realizar análisis de recursos e integración de costes. La base de datos exhaustiva abarca información relativa a los recursos de fibra disponibles de extremo a extremo, así como la atribución de longitudes de onda por cada segmento de fibra. De acuerdo con ello, incluso si ciertas partes del espectro de longitud de onda no son usadas, ciertas longitudes de onda pueden ser reservadas de todos modos para servicios que son usados frecuentemente por operadores. Tales longitudes de onda reservadas podrían representar aquéllas usadas típicamente en redes EPON, Gigabit Ethernet, óptica analógica, y otras señales, por ejemplo. Así, la base de datos exhaustiva puede incluir un mapa de canales de longitud de onda detallado (por ejemplo, el mapa de canales 1700, figura 17) así como información para atributos de señal óptica adicionales que incluyen uno o más de entre el tipo de señal, el orden de modulación, la anchura de banda o tasa de símbolos, la potencia de transmisión en la fuente, la potencia óptica de pico en el segmento de fibra, en la frecuencia o longitud de onda central, etc.

Un atributo significativo del segmento de fibra a considerar es el factor de coste por cada señal óptica en ese segmento. Los factores que contribuyen a este factor de coste incluyen consideraciones tales como la escasez de longitudes de onda y anchura de banda en ese segmento, la frecuencia central, y la banda asociada a esa frecuencia central. Adicionalmente, los canales de banda L son considerados actualmente menos caros que los canales de banda C, debido a la ausencia de amplificación en la banda L. Otro factor de coste significativo a considerar es la potencia de lanzamiento e. Como hay un comportamiento no lineal inducido por la elevada potencia óptica agregada dentro de un filamento de fibra, en al menos una realización, las técnicas presentes abordan esta limitación imponiendo un umbral por encima del cual se añade una prima de coste para transmitir cerca de, a o por encima de este valor umbral.

Las técnicas presentes, en una realización, determinan además que puntos finales de longitud de onda flexible exhiben costes operativos significativamente más bajos, debido a que el operador es capaz de reorganizar las longitudes de onda para acomodar servicios para otros abonados. Las longitudes de onda fijas son por lo tanto más restrictivas. De acuerdo con ello, si un abonado está comprando servicios de longitud de onda fija, el operador puede analizar entonces las opciones de longitud de onda disponibles de extremo a extremo y proporcionar al potencial abonado una lista de potenciales longitudes de onda a usar. La tabla 3 ilustra una lista de elementos de coste transversales de fibra sobre la base de la longitud y la sección de la red que está siendo utilizada. La tabla 3A ilustra los elementos de coste con respecto a la utilización de la fibra de red propia, y la tabla 3B ilustra los elementos de coste con respecto a la utilización de una fibra de red emparejada.

Tabla 3A (fibra propia)

Tabla 3B (fibra emparejada)

La tabla 4 ilustra una lista de elementos de coste transversales de una muestra de nodos sobre la base de la longitud y la sección de la red que está siendo utilizada. La tabla 4A ilustra el coste por nodo en la red propia, y la tabla 4B ilustra el coste por nodo en la red emparejada. En algunas realizaciones, el nodo de acceso, que es la entrada a la región, es considerado un nodo de red regional desde una perspectiva de coste, incluso aunque el nodo de acceso esté efectivamente en la frontera regional. Similarmente, un nodo regional que funciona como entrada a la parte troncal (es decir, en la frontera troncal) es considerado un nodo de red troncal desde una perspectiva de coste.

Tabla 4A (red propia)

Tabla 4B (red emparejada)

La tabla 5 ilustra una lista de factores de coste de una muestra de anchuras de banda sobre la base de la longitud y la sección de la red que está siendo utilizada. La tabla 5A ilustra el coste de anchura de banda en la red propia, y la tabla 5B ilustra el coste de anchura de banda en la red emparejada. Aunque puede incluirse amplificación en la parte troncal de la red, si se desea amplificación en otras partes de la red, tales como la parte regional de la red, el coste adicional se añade a las determinaciones ilustradas abajo. En una realización a modo de ejemplo, las técnicas presentes implementan un sistema de amplificación selectivo de canales utilizando multiplexores ROADM junto con amplificadores EDFA. Sin embargo, se contemplan otras configuraciones de hardware, como se describe arriba.

Tabla 5A (red propia)

Tabla 5B (red emparejada)

De acuerdo con los sistemas y métodos presentes, los servicios de longitud de onda se realizan ventajosamente utilizando técnicas de multiplexación de longitud de onda totalmente automatizadas, junto con tecnología de conmutación óptica. Adicional o alternativamente, las realizaciones presentes se implementan en una proximidad física más estrecha al extremo de red, donde son esperables menos cambios con el tiempo. En algunas realizaciones, los sistemas y métodos presentes pueden implementar adicionalmente conectividad manual de fibra y selección manual de demultiplexores de longitud de onda específicos como técnica complementaria opcional con partes de las realizaciones divulgadas aquí. En el núcleo o parte troncal de la red, son esperables cambios frecuentes y manipulaciones de fibras, y por lo tanto en tales posiciones se prevé que un sistema totalmente automatizado maximice la eficiencia de los sistemas y métodos presentes. Algunas de las operaciones manuales en el tronco/núcleo son posibles dentro del alcance de la presente solicitud, pero son consideradas generalmente menos deseables.

Una metodología óptima para proporcionar servicios de longitud de onda es descrita con respecto a los diagramas de flujo ilustrados en las figuras 2l-23, abajo. Los procesos y subprocesos a modo de ejemplo aquí descritos resumen criterios y evaluaciones de coste particulares que son aplicados a la tecnología de las diferentes partes de la red para proveer servicios de conectividad de longitud de onda y con ello maximizar la eficiencia.

La figura 21 es un diagrama de flujo de un proceso de provisión de redes punto a punto 2100 a modo de ejemplo que puede ser implementado con las realizaciones descritas arriba. El proceso de provisión 2100 puede ser implementado mediante un procesador de un sistema de provisión de redes punto a punto sobre la base de longitud de onda, dispuesto por ejemplo dentro de un concentrador óptico de la red. Alternativamente, el sistema de provisión de redes puede estar situado en, u operar desde, otra parte de la red de comunicaciones óptica. El proceso 2100 empieza en el paso 2102. En el paso 2102, el proceso 2100 define o selecciona todos los n(j) puntos finales de la red punto a punto deseada. Para una cantidad N de puntos finales, hay un total de M conexiones, como se representa con la siguiente ecuación:

(Ec. 1)

El paso 2104 es un paso de decisión. En el paso 2104, el proceso 2100 determina si se requiere redundancia para todas las M conexiones. Si se requiere redundancia, el proceso 2100 pasa al paso 2016, y establece un valor de redundancia r = 1. Si en el paso 2104 el proceso 2100 determina que no se requiere redundancia, el proceso 2100 pasa en vez de ello al paso 2108, en el que se establece el valor de redundancia en r = 0. En el paso 2110, el proceso 2100 determina, para todos los pares de puntos finales (n(j), n(k)), todas las m(i) conexiones (véase por ejemplo la tabla 1, para N = 5), y establece el valor m = 1.

En el paso 2112, el proceso 2100 ejecuta el subproceso de selección de longitudes de onda y caminos de fibra 2200, descrito abajo con respecto a la figura 22. Tras completar el subproceso 2200, el proceso 2100 pasa al paso 2114. El paso 2114 es un paso de decisión. En el paso 2114, el proceso 2100 determina si m = M. Si en el paso 2114 el proceso 2100 determina que m = M, el proceso 2100 termina, u opcionalmente vuelve al subproceso 2200 para reevaluar el sistema. Si por el contrario en el paso 2114 el proceso 2100 determina que m t M, el valor m es incrementado de forma que m' = m 1, y el proceso 2100 vuelve entonces al paso 2112 y repite el subproceso 2200 (por ejemplo, al menos hasta que m = M).

La figura 22 es un diagrama de flujo de un subproceso de longitudes de onda y caminos de fibra 2200 a modo de ejemplo, que puede ser implementado con el proceso de provisión 2100, figura 21. En la realización a modo de ejemplo, el subproceso de longitudes de onda y caminos de fibra 2200 es implementado con respecto a por lo menos un enlace óptico único entre dos puntos finales (véase por ejemplo la figura 13, arriba).

El subproceso 2200 empieza en el paso 2202, en el cual el subproceso 2200 indexa o recupera un índice (por ejemplo, tabla 1, arriba) de los (n(j), n(k)) pares de puntos finales y las m(i) conexiones/asociaciones correspondientes. En el paso 2204, el subproceso 2200 implementa algoritmos, por ejemplo, algoritmos de descubrimiento de caminos topológicos de malla, para determinar un conjunto de todos los caminos de fibra potenciales entre puntos finales dentro de la topología de fibra (por ejemplo, la topología 1900, figura 19). En el paso 2206, el subproceso 2200 determina un subconjunto de caminos de fibra disponibles entre puntos finales sobre la base de longitudes de onda disponibles en cada segmento de fibra de cada camino de fibra potencial. En el paso 2208, el subproceso 2200 determina qué subconjunto de caminos de fibra satisface requisitos de rendimiento particulares (por ejemplo anchura de banda, latencia, ruido, etc.) usando la anchura de banda requerida por el enlace punto a punto.

En el paso 2210, el subproceso 2200 determina, para cada camino de fibra resultante, el conjunto de todos los nodos cruzados por el camino, así como un conjunto de todos los caminos así y sus correspondientes longitudes. En el paso 2212, el subproceso 2200 añade criterios de selección de caminos de fibra (por ejemplo, máximo número de nodos, máxima longitud, etc.) y ajusta la velocidad de cálculo de acuerdo con los criterios añadidos, y/o filtra el conjunto de caminos de fibra potenciales sobre la base de los criterios añadidos. El paso 2214 es un paso de decisión. En el paso 2214, el subproceso 2200 determina si se requiere redundancia (es decir, r = 1, del paso 2106, figura 21) para el enlace de conexión de fibra particular que está siendo evaluado. Si en el paso 2214, el subproceso 2200 determina que se requiere redundancia, el subproceso 2200 pasa al paso 2216, y proporciona el conjunto de pares de caminos de fibra con el grado más alto de ortogonalidad. En esta descripción, se reconoce que caminos plenamente ortogonales no compartirán en la práctica un segmento común.

Si, por el contrario, en el paso 2214 el subproceso 2200 determina que no se requiere redundancia, el subproceso 2200 pasa al paso 2218, y proporciona el conjunto de todos los pares de caminos de fibra, y para las direcciones ascendente y/o descendente. El paso 2220 es un paso de decisión. En el paso 2220, el subproceso 2200 determina si al menos un camino de par de fibra incluye al menos un camino secundario (es decir, en el que r = 1) que satisfaga los criterios de selección de caminos. Si se encuentra al menos un camino de par de fibra con un camino secundario correspondiente, el subproceso 2200 pasa entonces al paso 2222, en el que el subproceso 2200 ejecuta un subproceso de coste 2300, descrito abajo con respecto a la figura 23. Si por el contrario en el paso 2220 no se encuentra un camino secundario correspondiente que satisfaga los criterios de selección de caminos, el subproceso 2224 pasa entonces al paso 2224, en el que se relajan los criterios de selección, la base de datos es actualizada para registrar los criterios relajados, y el conjunto de caminos de fibra es recalculado antes de pasar al paso 2222, ejecutando con ello el subproceso 2300. En el paso 2226, el proceso 2200 estima el coste de cada camino de fibra, sobre la base de los resultados obtenidos del subproceso de coste 2300, y de acuerdo con el camino de criterios de selección (por ejemplo, originales o relajados) del conjunto. Los resultados obtenidos del subproceso de coste 2300 evalúan, por ejemplo, el coste de cada nodo atravesado y cada segmento atravesado, el impacto de la longitud de onda, frecuencia central y anchura de banda, la longitud total atravesada, etc. En el paso 2228, el subproceso 2200 selecciona el camino de fibra o los pares de caminos de fibra, y la longitud de onda asociada, que satisface(n) los criterios de rendimiento para selección de caminos de fibra al menor coste. Tras la selección del (de los) camino(s) de fibra en el paso 2228, el subproceso 2200 vuelve al paso 2114 en el proceso 2100, figura 21.

La figura 23 un diagrama de flujo de un subproceso de coste 2400 a modo de ejemplo que puede ser implementado con el proceso de provisión 2100, figura 21, y el subproceso de longitudes de onda y caminos de fibra 2200, figura 22. El subproceso de coste 2300 empieza en el paso 2302, en el cual el subproceso 2300 calcula el coste de cada nodo atravesado sobre la base de la posición del nodo, incluyendo el impacto de si el nodo es de la instalación propia o de una instalación emparejada (véanse, por ejemplo, las tablas 4A-B). En el paso 2304, el subproceso 2300 calcula la contribución de coste de cada segmento de fibra sobre la base de la posición del segmento de fibra particular, su longitud para una longitud de onda particular (por ejemplo, banda C frente a banda L), y el impacto de fibra propia frente a emparejada (C por ejemplo tablas 3A-B). En el paso 2306, el subproceso 2300 calcula el factor de coste en función de la anchura de banda, considerando el impacto de instalación propia frente a emparejada (véanse por ejemplo las tablas 5A-B).

El paso 2308 es un paso opcional. En el paso 2308, el subproceso 2300 ajusta los cálculos de coste si se necesita o desea amplificación selectiva de canal. El paso 2310 es también un paso opcional. En el paso 2310, el subproceso 2300 recalcula los costes precedentes para un camino secundario correspondiente, es decir, si se ha requerido redundancia para el camino particular.

En el paso 2312, el subproceso 2300 calcula y añade al menos un factor de coste adicional sobre la base de las condiciones de ruido requeridas del canal seleccionado. El paso 2314 es también un paso opcional. En el paso 2314, el subproceso 2300 calcula y añade un factor de coste adicional para compensar el hecho de que la potencia de pico sea mayor que un nivel de potencia permitido, si se desea.

En el paso 2316, el subproceso 2300 calcula un ajuste de coste adicional dependiendo de si la transmisión es con una longitud de onda y frecuencia central fijas o configurables. En una realización a modo de ejemplo, el ajuste de coste adicional añade un valor de prima para transmisiones de longitud de onda fija. En el paso 2318, otro ajuste de coste más es calculado dependiendo de si un punto final dado es gestionado y/o poseído por un proveedor de servicios para el cual están siendo evaluados los costes de servicio. Tras completar el paso 2318, el subproceso 2300 termina, y vuelve al paso 2226 del subproceso de selección de longitudes de onda y caminos de fibra 2200, figura 22.

Las realizaciones a modo de ejemplo de los sistemas y métodos de comunicación por fibra están descritas arriba en detalle. Los sistemas y métodos de esta invención, sin embargo, no están limitados sólo a las realizaciones específicas descritas aquí, sino que más bien los componentes y/o pasos de su implementación pueden utilizarse independiente y separadamente de otros componentes y/o pasos descritos aquí. Adicionalmente, las realizaciones a modo de ejemplo pueden implementarse y utilizarse en conexión con otras redes de acceso que utilizan transmisión por fibra y coaxial en la etapa de usuario final.

Aunque características específicas de diversas realizaciones de la invención pueden mostrarse en algunos dibujos y no en otros, esto se hace sólo por conveniencia. De acuerdo con los principios de la invención, una característica particular mostrada en un dibujo puede ser mencionada y/o reivindicada en combinación con características de los otros dibujos. Por ejemplo, la siguiente lista de reivindicaciones de ejemplo representan sólo algunas de las potenciales combinaciones de elementos posibles a partir de los sistemas y métodos descritos aquí.

b(i). El sistema según la reivindicación a(i), en que la unidad de configuración inteligente comprende un procesador y una memoria, y un multiplexor óptico.

c(i). El sistema según la reivindicación b(i), en que la unidad de configuración inteligente comprende además un multiplexor óptico.

d(i). El sistema según la reivindicación b(i), en que la unidad de configuración inteligente comprende además al menos una de entre una interfaz de control y una interfaz de comunicación para recibir de y enviar información a un multiplexor óptico.

e(i). El sistema según la reivindicación a(i), en que el centro de distribución óptico comprende un demultiplexor óptico de nodo configurado para demultiplexar la señal heterogénea multiplexada.

f(i). El sistema según la reivindicación a(i), en que el concentrador óptico comprende al menos dos transmisores descendentes, cada uno configurado para transmitir una de las al menos dos señales ópticas diferentes, respectivamente.

g(i). El sistema según la reivindicación f(i), en que cada uno de los al menos dos usuarios finales incluye además un transmisor ascendente, en que el centro de distribución óptico comprende además un multiplexor óptico de nodo, y en que el concentrador óptico comprende además al menos dos receptores ascendentes configurados para recibir una señal óptica diferente de transmisores diferentes de entre los transmisores de los al menos dos usuarios finales, respectivamente.

h(i). El sistema según la reivindicación f(i), en que la unidad de configuración inteligente está configurada además para multiplexar las al menos dos señales ópticas diferentes procedentes de los al menos dos transmisores descendentes.

i(i). El sistema según la reivindicación a(i), en que las al menos dos señales ópticas diferentes incluyen dos o más de entre una señal analógica, una señal de detección directa modulada en intensidad, una señal modulada diferencial, y una señal coherente.

j(i). El sistema según la reivindicación a(i), en que los al menos dos usuarios finales comprenden al menos dos de entre un dispositivo de cliente, una instalación de cliente, un usuario empresarial y una unidad de red óptica. k(i). El sistema según la reivindicación a(i), configurado además para implementar multiplexación densa coherente por división de longitud de onda con una arquitectura de red óptica pasiva.

l(i). El sistema según la reivindicación k(i), en que los al menos dos usuarios finales incluyen al menos N abonados, y en que el sistema comprende al menos dos segmentos de fibra para cada N abonados. m(i). El sistema según la reivindicación a(i), configurado además para implementar filtrado de longitud de onda y bloqueo por inyección.

n(i). El sistema según la reivindicación m(i), en que los al menos dos usuarios finales incluyen al menos N abonados, y en que el sistema comprende al menos tres segmentos de fibra para cada 2N abonados. a(ii). Un método para distribuir señales de longitud de onda heterogéneas sobre un segmento de fibra de una red óptica, que comprende los pasos de: monitorizar al menos dos portadoras ópticas diferentes procedentes de al menos dos transmisores diferentes, respectivamente; analizar una o más características del segmento de fibra; determinar uno o más parámetros de las al menos dos portadoras ópticas diferentes; y asignar un espectro de longitud de onda a cada una de las al menos dos portadoras ópticas diferentes de acuerdo con la o las característica(s) analizada(s) del segmento de fibra y el o los parámetro(s) determinado(s) de portadoras ópticas.

b(ii). El método según la reivindicación a(ii), que comprende además, tras el paso de asignar, multiplexar las al menos dos portadoras ópticas diferentes en el segmento de fibra de acuerdo con los espectros de longitud de onda respectivos asignados.

c(ii). El método según la reivindicación a(ii), en que las al menos dos portadoras ópticas diferentes incluyen dos o más de entre una señal analógica, una señal de detección directa modulada en intensidad, una señal modulada diferencial, y una señal coherente.

d(ii). El método según la reivindicación a(ii), en que las características del segmento de fibra incluyen una o más de entre tipo de fibra, longitud de fibra, implementación de dispositivos de amplificación y/o pérdida, implementación de filtros o divisores de longitud de onda, y topología de red de distribución de fibra.

e(ii). El método según la reivindicación a(ii), en que los parámetros de portadoras ópticas incluyen uno o más de entre niveles de potencia óptica de portadoras individuales, potencia de portadoras agregada, número de portadoras ópticas, longitud de onda de señales, espaciado de longitud de onda entre portadoras, formato de modulación, anchura de banda de modulación, configurabilidad de portadoras, codificación/decodificación de canales, multiplexación por polarización, corrección de errores sin canal de retorno, y sostenibilidad de portadoras.

f(ii). El método según la reivindicación a(ii), en que el paso de asignar comprende los subpasos de: primero, ubicar señales ópticas de longitud de onda fija a lo largo de un espectro de longitud de onda; segundo, ubicar señales ópticas sustancialmente robustas que tienen una tolerancia al ruido relativamente alta de forma estrechamente adyacente a las señales ópticas de longitud de onda fija a lo largo del espectro de longitud de onda; y tercero, ubicar señales ópticas que tienen relaciones señal/ruido relativamente más altas dentro de áreas de ruido relativamente bajo a lo largo del espectro de longitud de onda, de forma que las señales ópticas sustancialmente robustas estén situadas entre las señales ópticas que tienen relaciones señal/ruido relativamente más altas y las señales ópticas de longitud de onda fija.

g(ii). El método según la reivindicación f(ii), en que el paso de asignar comprende además el subpaso de calcular un nivel de ruido de señales ubicadas tras al menos uno de entre los subpasos primero, segundo y tercero.

h(ii). El método según la reivindicación f(ii), en que las señales ópticas de longitud de onda fija comprenden señales ópticas analógicas.

i(ii). El método según la reivindicación f(ii), en que las señales ópticas que tienen una tolerancia al ruido relativamente alta comprenden una o más de entre las señales ópticas NRZ y QPSK.

j(ii). El método según la reivindicación f(ii), en que las señales ópticas que tienen relaciones señal/ruido relativamente más altas comprenden una o más de entre las señales ópticas PAM4, PAM8, 16QAM y 64QAM. a(iii). Un equipamiento de centro de distribución óptico, que comprende: una interfaz óptica de entrada para comunicación con un concentrador óptico; una interfaz óptica de salida para comunicación con uno o más dispositivos de usuario final configurados para procesar señales ópticas; un filtro de longitud de onda para separar una señal óptica heterogénea descendente procedente de la interfaz óptica de entrada en una pluralidad de señales ópticas homogéneas descendentes; y un conmutador óptico descendente para distribuir la pluralidad de señales ópticas homogéneas descendentes procedentes del filtro de longitud de onda a la interfaz óptica de salida en respuesta a una primera señal de control procedente del concentrador óptico. b(iii). El equipamiento según la reivindicación a(iii), en que el filtro de longitud de onda comprende al menos una de entre una rejilla de multiplexación por división de longitud de onda y una rejilla de guía de ondas organizada cíclicamente.

c(iii). El equipamiento según la reivindicación a(iii), en que el conmutador óptico descendente es un conmutador óptico NxN configurado para asociar señales particulares de la pluralidad de señales ópticas homogéneas descendentes con dispositivos respectivos de entre el o los dispositivo(s) de usuario final.

d(iii). El equipamiento según la reivindicación a(iii), en que la primera señal de control es recibida desde una unidad de configuración inteligente dispuesta dentro del concentrador óptico.

e(iii). El equipamiento según la reivindicación a(iii), que comprende además: un conmutador óptico ascendente para distribuir una pluralidad de señales ópticas homogéneas ascendentes recogidas de la interfaz óptica de salida en respuesta a una segunda señal de control procedente del concentrador óptico; y un combinador óptico para agregar la pluralidad distribuida de señales ópticas homogéneas ascendentes formando una señal óptica ascendente heterogénea dirigida hacia la interfaz óptica de entrada.

f(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), en que el combinador óptico comprende al menos uno de entre una rejilla de multiplexación por división de longitud de onda y un divisor óptico pasivo.

g(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), en que el conmutador óptico ascendente es un conmutador óptico NxN.

h(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), en que la segunda señal de control es un comando homólogo a la primera señal de control.

i(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), en que el centro de distribución óptica está configurado para recibir las señales de control primera y segunda separadamente desde la interfaz óptica de entrada.

j(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), que comprende además una parte de fibra-coaxial híbrida en comunicación con la interfaz óptica de salida.

k(iii). El equipamiento según la reivindicación e(iii), en que la segunda señal de control es recibida desde una unidad de configuración inteligente dispuesta dentro del concentrador óptico.

a(iv). Una red de acceso óptica, que comprende: un concentrador óptico que incluye al menos un procesador; una pluralidad de centros de distribución ópticos conectados al concentrador óptico mediante una pluralidad de segmentos de fibra óptica, respectivamente; una pluralidad de áreas de servicio geográficas para nodos de fibra, en que cada área de servicio para nodos de fibra de la pluralidad de áreas de servicio para nodos de fibra incluye al menos un centro de distribución óptico de la pluralidad de centros de distribución ópticos; una pluralidad de puntos finales, en que cada punto final de la pluralidad de puntos finales está en comunicación operativa con al menos un centro de distribución óptico; y un sistema de provisión de redes punto a punto configurado para (i) evaluar cada camino de comunicación potencial sobre la pluralidad de segmentos de fibra óptica entre un primer punto final y un segundo punto final, y (ii) seleccionar un camino de fibra óptica óptimo sobre la base de criterios predeterminados de selección de caminos.

b(iv). La red según la reivindicación a(iv), en que el sistema de provisión de redes punto a punto está dispuesto dentro del concentrador óptico.

c(iv). La red según la reivindicación a(iv), en que los puntos finales primero y segundo están dispuestos dentro de la red de acceso óptica.

d(iv). La red según la reivindicación a(iv), en que el primer punto final está dispuesto dentro de la red de acceso óptica, y el segundo punto final está dispuesto dentro de una segunda red de acceso que incluye un segundo concentrador.

e(iv). La red según la reivindicación d(iv), en que el camino de fibra óptimo atraviesa al menos una red regional entre la red de acceso óptica y la segunda red de acceso.

f(iv). La red según la reivindicación e(iv), en que el camino de fibra óptimo atraviesa al menos una red troncal entre la red de acceso óptica y la segunda red de acceso.

g(iv). La red según la reivindicación f(iv), en que al menos una red troncal incluye una red troncal primaria y una red troncal secundaria, y en que los caminos de comunicación potenciales incluyen al menos un camino de fibra primario a través de la red troncal primaria y al menos un camino de fibra secundario a través de la red troncal secundaria.

h(iv). La red según la reivindicación a(iv), en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado además para seleccionar una portadora óptica óptima para la transmisión a lo largo del camino de fibra óptimo.

i(iv). La red según la reivindicación h(iv), en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado además para transmitir la portadora óptica óptima seleccionada a lo largo de al menos un camino de fibra que contiene una segunda portadora óptica de un tipo de portadora diferente al de la portadora óptica óptima seleccionada.

j(iv). La red según la reivindicación a(iv), en que la portadora óptica óptima seleccionada comprende una transmisión de señales coherentes, y la segunda portadora óptica comprende una transmisión de señales no coherentes.

k(iv). La red según la reivindicación a(iv), que comprende además al menos una base de datos en comunicación operativa con el sistema de provisión de redes punto a punto.

l(iv). El sistema según la reivindicación k(iv), en que la al menos una base de datos está configurada para indexar asociaciones de todos los enlaces de comunicación punto a punto potenciales entre diferentes pares de puntos finales entre la pluralidad de puntos finales.

a(v). Un método para proveer comunicaciones punto a punto entre dos puntos finales de una red óptica con múltiples puntos finales, que comprende los pasos de:

indexar todos los puntos finales de la red óptica;

definir cada conexión punto a punto potencial entre los puntos finales indexados;

determinar un camino de fibra topológico para cada conexión punto a punto definida, en que cada camino de fibra topológico incluye uno o más segmentos de fibra óptica;

calcular longitudes de onda de transmisión disponibles para el segmento o cada uno de los segmentos de fibra;

seleccionar un camino de fibra óptimo entre los dos puntos finales sobre la base del camino de fibra topológico determinado y las longitudes de onda de transmisión disponibles calculadas; y proveer un enlace de comunicación punto a punto entre los dos puntos finales a lo largo del camino de fibra óptimo seleccionado.

b(v). El método según la reivindicación a(v), en que el paso de determinar comprende analizar cada camino de fibra topológico en cuanto a uno o más requisitos de rendimiento de red.

c(v). El método según la reivindicación b(v), en que el o los requisito(s) de rendimiento de red incluye(n) uno o más de entre parámetros de anchura de banda, parámetros de latencia, y parámetros de ruido.

d(v). El método según la reivindicación a(v), en que el paso de determinar comprende analizar cada camino de fibra topológico para determinar además un conjunto de todos los nodos cruzados a lo largo del respectivo camino de fibra y las longitudes correspondientes del o de los segmento(s) de fibra atravesado(s) sobre el respectivo camino de fibra.

e(v). El método según la reivindicación d(v), que comprende además un paso de eliminar por filtrado cada camino de fibra topológico que no satisfaga criterios predeterminados de selección de caminos de fibra. f(v). El método según la reivindicación e(v), en que los criterios predeterminados de selección de caminos de fibra incluyen un requisito de redundancia.

g(v). El método según la reivindicación f(v), que comprende además un paso de localizar un camino secundario que corresponde al camino de fibra óptimo seleccionado.

Algunas realizaciones implican el uso de uno o más dispositivos electrónicos o de computación. Tales dispositivos incluyen típicamente un procesador o controladora, tal como una unidad de procesamiento central (CPU, del inglés “Central Processing Unit”) de propósito general, una unidad de procesamiento gráfico (GPU, del inglés “Graphics Processing Unit”), un microcontrolador, un procesador de ordenador con conjunto de instrucciones reducido (RISC, del inglés “Reduced Instruction Set Computer”), un circuito integrado para aplicaciones específicas (ASIC), un circuito lógico programable (PLC, del inglés “Programmable Logic Circuit”), una matriz de puertas programable in situ (FPGA, del inglés “Field Programmable Gate Array”), un dispositivo de procesamiento de señales digitales (DSP), y/o cualquier otro circuito o procesador capaz de ejecutar las funciones descritas aquí. Los procesos descritos aquí pueden ser codificados como instrucciones ejecutables incorporadas en un medio legible por ordenador, que incluye, sin limitación, un dispositivo de almacenamiento y/o un dispositivo de memoria. Tales instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador, provocan que el procesador realice al menos una parte de los métodos descritos aquí. Los ejemplos anteriores son sólo a modo de ejemplo, y por lo tanto no se pretende que limiten de ninguna manera la definición y/o el significado del término “procesador”.

Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar las realizaciones, incluyendo el mejor modo, y también para permitir a cualquier persona con experiencia en la técnica que ponga en práctica las realizaciones, incluyendo hacer y usar cualesquiera dispositivos o sistemas y realizar cualesquiera métodos incorporados. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se les ocurran a aquéllos con experiencia en la técnica. Se pretende que tales otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieren del lenguaje literal de las reivindicaciones, o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales respecto al lenguaje literal de las reivindicaciones.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Una red de acceso óptica, que comprende:

un concentrador óptico (302, 402, 502, 1502) que incluye al menos un procesador (324);

una pluralidad de centros de distribución ópticos (304, 404, 504, 1200) conectados al concentrador óptico mediante una pluralidad de segmentos de fibra óptica (312), respectivamente;

una pluralidad de áreas de servicio geográficas para nodos de fibra (1508, 1814A, 1814B), en que cada área de servicio para nodos de fibra de la pluralidad de áreas de servicio para nodos de fibra incluye al menos un centro de distribución óptico de la pluralidad de centros de distribución ópticos;

una pluralidad de puntos finales (308), en que cada punto final de la pluralidad de puntos finales está en comunicación operativa con al menos un centro de distribución óptico; y

un sistema de provisión de redes punto a punto configurado para (i) evaluar cada camino de comunicación potencial sobre la pluralidad de segmentos de fibra óptica entre un primer punto final de la pluralidad de puntos finales y un segundo punto final de la pluralidad de puntos finales, y (ii) seleccionar un camino de fibra óptica óptimo sobre la base de criterios predeterminados de selección de caminos,

en que el sistema de provisión de redes punto a punto está dispuesto dentro del concentrador óptico, en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado para seleccionar una portadora óptica óptima para la transmisión a lo largo del camino de fibra óptimo,

en que el sistema de provisión de redes punto a punto está configurado además para transmitir la portadora óptica óptima seleccionada a lo largo de al menos un camino de fibra que contiene una segunda portadora óptica de un tipo de portadora diferente al de la portadora óptica óptima seleccionada,

en que la portadora óptica óptima seleccionada comprende una transmisión de señales coherentes, y la segunda portadora óptica comprende una transmisión de señales no coherentes.

2. La red según la reivindicación 1, en que el camino de fibra óptimo atraviesa al menos una red regional (1414, 1812A, 1812B) entre la red de acceso óptica y una segunda red de acceso.

3. La red según la reivindicación 2, en que el camino de fibra óptimo atraviesa al menos una red troncal (1408, 1410) entre la red de acceso óptica y la segunda red de acceso.

4. La red según la reivindicación 3, en que al menos una red troncal (1408, 1410) incluye una red troncal primaria (1408) y una red troncal secundaria (1410), y en que los caminos de comunicación potenciales incluyen al menos un camino de fibra primario (1510) a través de la red troncal primaria y al menos un camino de fibra secundario (1512) a través de la red troncal secundaria.

5. La red según la reivindicación 1, que comprende además al menos una base de datos en comunicación operativa con el sistema de provisión de redes punto a punto.

6. La red según la reivindicación 5, en que la al menos una base de datos está configurada para indexar asociaciones de todos los enlaces de comunicación punto a punto potenciales entre diferentes pares de puntos finales entre la pluralidad de puntos finales (308).

7. Un método para proveer comunicaciones punto a punto entre dos puntos finales (308) de una red óptica con múltiples puntos finales, que comprende los pasos de:

indexar todos los puntos finales de la red óptica;

definir cada conexión punto a punto potencial entre los puntos finales indexados;

determinar un camino de fibra topológico para cada conexión punto a punto definida, en que cada camino de fibra topológico incluye uno o más segmentos de fibra óptica (312);

calcular longitudes de onda de transmisión disponibles para el segmento o cada uno de los segmentos de fibra; seleccionar un camino de fibra óptimo entre los dos puntos finales sobre la base del camino de fibra topológico determinado y las longitudes de onda de transmisión disponibles calculadas;

proveer un enlace de comunicación punto a punto entre los dos puntos finales a lo largo del camino de fibra óptimo seleccionado;

seleccionar una portadora óptica óptima para la transmisión a lo largo del camino de fibra óptimo; y transmitir la portadora óptica óptima seleccionada a lo largo de al menos un camino de fibra que contiene una segunda portadora óptica de un tipo de portadora diferente al de la portadora óptica óptima seleccionada, en que la portadora óptica óptima seleccionada comprende una transmisión de señales coherentes, y la segunda portadora óptica comprende una transmisión de señales no coherentes.

8. El método según la reivindicación 7, en que el paso de determinar comprende analizar cada camino de fibra topológico en cuanto a uno o más requisitos de rendimiento de red.

9. El método según la reivindicación 8, en que el o los requisito(s) de rendimiento de red incluye(n) uno o más de entre parámetros de anchura de banda, parámetros de latencia, y parámetros de ruido.

10. El método según la reivindicación 7, en que el paso de determinar comprende analizar cada camino de fibra topológico para determinar además un conjunto de todos los nodos cruzados a lo largo del respectivo camino de fibra y las longitudes correspondientes del o de los segmento(s) de fibra (312) atravesado(s) sobre el respectivo camino de fibra.

11. El método según la reivindicación 10, que comprende además un paso de eliminar por filtrado cada camino de fibra topológico que no satisfaga criterios predeterminados de selección de caminos de fibra.

12. El método según la reivindicación 11, en que los criterios predeterminados de selección de caminos de fibra incluyen un requisito de redundancia.

13. El método según la reivindicación 12, que comprende además un paso de localizar un camino secundario (1428) que corresponde al camino de fibra óptimo seleccionado.

14. El método según la reivindicación 13, en que el camino de fibra óptimo es seleccionado sobre la base de no compartir un segmento común con el camino secundario (1428) correspondiente.