WO2015055864A1 - Procedimiento, sistema y dispositivo para la supervision de fibras ópticas - Google Patents
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Definitions
- PROCEDURE SYSTEM AND DEVICE FOR THE SUPERVISION OF
- the present invention relates, in general, to the field of optical fiber networks and more specifically, to the operation and maintenance of optical fiber networks, which offer a method, a system and a device for detecting and locating faults in the networks of optical fibers.
- Telecommunications operators are currently deploying new optical access and transport networks capable of improving their service portfolio and satisfying high demand requirements by consumers.
- For transport operators have deployed a large capacity transmission infrastructure, for example using fiber optic cables with multiple fibers per cable.
- the point-to-point transport links allow the connection between the interfaces of two different equipment located in different Central Offices by means of one or two optical fibers 6.
- the use of one or two optical fibers will depend on the transmission technology used: only you will use a fiber if different wavelengths are used for each direction of transmission (for example ⁇ ⁇ for communication from the first to the second Central Office and ⁇ for communication from the second to the first Central Office) using Multiplexing techniques by Wavelength Division (WDM), or two fibers when using the same wavelength ( ⁇ 0 ) for both-way transmission.
- WDM Wavelength Division
- Figure 1 shows the typical cross section of a fiber optic cable 1000 used by telecommunications operators.
- the cable 1000 is protected by a coating 1004. If the cable needs additional protection, it has a shield 1005.
- the optical fibers 6, with an outer jacket 1001 are grouped within microtubes 1002 and there is a core 1003 of aramid ("aromatic polyamide") that provides tensile strength and solidity to the entire cable .
- aramid aromatic polyamide
- Each strand or cord of fiber 6 is identified by the color code used in shirt 1001. This color code allows the unique identification of each fiber 6.
- This color code can be defined in a Communications Standard as the Standard EIA - 598 - A of the TIA (Association of the Telecommunications Industry) where 12 different colors are defined.
- each is also identified by a different color.
- PON Passive Optical
- Networks Passive Optical Networks
- PON networks used the same cables described in Figure 1.
- the International Telecommunications Union has standardized these fiber optic access networks with a point-to-multipoint topology in different standards, for example, GPON (Gibabit capable Passive Optical Network).
- GPON Globalstar capable Passive Optical Network
- X-GPON Passive Optical Networks capable of 10 Gigabits, ITU - T G. 987.1
- EPON Eternet Passive Optical Network Passive Optical Networks Eternet ITU - T 802.3ah - 2004 - part 3
- FIG. 2 shows the topology of the PON access networks used in these systems.
- MXN customer facilities 2 are connected to a single Optical Line Termination (OLT) 4 located in the frame 3 of the OLT in the Central Office 1 of the operator.
- the transmission medium, fiber 6, connects the OLT 4 with the Mx N Optical Network Units (ONUs) located in the client premises 2.
- OLT Optical Line Termination
- the fiber access infrastructure It presents a point-to-multipoint topology, using optical (passive) power dividers 7a (1: M) and 7b (1: N) to divide the optical signal from the OLT 4 into the different ONUs 5.
- the optical division can be carried performed only at one point, but for deployment reasons, the optical power division is typically carried out only on two levels. For the first level only one optical power splitter 7a is used, with one input and M outputs and for the second split level, there are M power optical splitters 7b, each with one input and N outputs.
- Reflectometric procedures consist of the emission of pulses of varying width. Damages (breaks, splices, defective contacts, ...) distributed along the transmission medium (coaxial cable or fiber), create echoes, which are analyzed at the point of emission. The delay between the pulse and its echo allows estimating the location of the damage (failure) while the analysis of the waveform and the spectrum helps determine the type of damage caused by the echo. For this analysis the system incorporates a temporal domain / frequency domain analyzer.
- FIG. 3 There is an optical signal generator 300a which generates pulses at a wavelength ⁇ 0 (said signal generator incorporates a transmitter 310a and a receiver 311 to temporal domain analyzer / frequency domain). These optical pulses are injected into the PON network using a circulator 320 and an Automated Optical Distribution structure 8 (in English called Automated Optical Distribution Frame).
- the Automated Optical distribution structure8 allows the same monitoring system based on reflectometry to be shared between multiple PON trees deployed from the same CO Central Office 1.
- the received echoes are sent by the circulator 320 to the analyzer
- Patent Application WO2012126738 discloses the use of narrow band optical filters centered on different wavelengths for each client. It is a complex system because the operator needs to use a large number of narrowband optical filters, either Bragg Gratings fiber filters (FBG) or the Fine Film Filters (TFF) Thin Film
- the solution consists of polarization builders located on each branch of the point-to-multipoint tree, each producing a unique Polarization Dependent Loss (PDL).
- PDL Polarization Dependent Loss
- This solution involves a detailed analysis and an inventory of the PDL introduced by each of the polarization builders used in the optical access network.
- Previously used solutions are complex because they involve strict control through inventory either through narrowband filters or by the polarization builders assigned to each branch of each PON network. This strict inventory control carries the risk of surveillance and maintenance errors.
- the present invention describes a method, a system and a device for detecting and locating faults in deployed optical fibers.
- it provides a mechanism for the identification of deployed optical fibers, labeling each fiber with a code implemented by means of a set of selective suppressed band optical polarization filters, each tuned to a wavelength different central.
- This coding scheme that can be mapped into a code (for example a binary code), different for each fiber, allows the identification of each fiber and makes it possible to automate the supervision of the optical plant by means of reflectrometry.
- a method for monitoring a set of optical fibers of an Optical Network comprising the steps of: a) the allocation to each fiber of the set of fibers of a unique binary code of L bits, where said binary code is defined by a set of L polarization sensitive optical filters located in each fiber, each being fiber tuned to a different wavelength of a set of wavelengths L ⁇ , ⁇ 2 ... , ⁇
- the optical network can be a Passive Optical Network and the set of wavelengths can be comprised in the U band (1625 nm - 1675 nm).
- each bit of the binary code is defined by the polarization component to which each filter in the set is sensitive.
- Each fiber is assigned a binary code that is obtained by assigning for each bit i, 1 ⁇ i ⁇ L of a first value if the filter of the fiber filter set centered on the wavelength ⁇ -, is sensitive to a first polarization component and a second value if it is sensitive to a second polarization component, the set of filters being located in each fiber such that the binary code obtained for each fiber is different from the binary code obtained for the rest of the fibers of the fiber set.
- the filters in the filter set are co-located or, in other words, they are at the same distance from the input of the Optical network (where the reflectometer with the transmitter and receiver is located).
- the step of determining whether there has been a failure in the set of fibers and in the fiber where the failure has occurred comprises comparing the light signal received for each fiber with a reflected signal expected for each fiber. Said expected reflected signal for each fiber will be calculated according to the binary sequence used in the injected signal for said fiber and with the binary sequence used.
- the determination step comprises: the translation of the signal received in a binary sequence (for example, by assigning to each bit i, 1 ⁇ i ⁇ L, a first value if the signal received in a length of Wave ⁇ presents a first polarization component and a second value if the signal reflected in the wavelength ⁇ -, presents a second polarization component) according to the wavelengths and polarizations used in the injected signal and correlating said sequence binary with the binary sequence used in the injected signal.
- L Hog 2 Si, where S is the number of optical fibers being monitored (in one embodiment, all the fibers of the network will be monitored, so that S will be the number of fibers in the Optical Network) and where ⁇ represents the upper integer limit closest to the binary logarithm of S.
- the filters may be polarization sensitive narrowband suppression filters, such as the Bragg grating fiber inclined filters.
- the binary sequence is a sequence with an autocorrelation and a low transverse correlation. Said binary sequence may be a PRBS sequence.
- the injected polarized light signal is the result of mapping each chip of the binary sequence into a pulse with a wavelength of the wavelength set and with the correct polarization component according to the fiber filter set to be monitored and with the chip value .
- a different binary sequence can be used for each fiber to be monitored.
- Another aspect of the invention relates to a system for monitoring a set of optical fibers of an Optical Network, the system being characterized by comprising:
- L is a design parameter and being sensitive to one of the two orthogonal polarization components and where a single binary code of L bits is assigned to each fiber, where each bit of the binary code is defined by the polarization component with respect to of which each filter of the set is sensitive, the sequence of pairs being formed by the wavelength with which each filter of a set is tuned and the polarization component with respect to which each filter of a set in each set of filters is sensitive different from the sequence of the rest of the filter set of the rest of the fibers so that the binary code assigned to each fiber is different from the binary code assigned to the other fibers in the co fiber set
- a light emission source configured for the injection of a different polarized light signal for each of the fibers that must be monitored at an input of said Optical Network, where said light signal is the result of mapping a binary sequence in pulses of polarized light, each pulse of polarized light centered on a given wavelength of the set of L wavelengths and presenting a polarization that will depend on the binary code assigned to each fiber - an optical receiver sensitive to wavelengths and polarizations configured to receive the reflected light signal for each injected signal and to determine if there has been a failure in the set of fibers and the fiber in which the fault has been located by The analysis of the reflected signal.
- the light emitting source and the optical receiver may be co-located at the entrance of said Optical Network.
- Another aspect of the invention relates to a device for monitoring a set of optical fibers of an Optical Network
- each fiber of the fiber set has a set of L filters, where L is a design parameter, each filter is tuned into a different wavelength of the set of L wavelengths and being sensitive to one of the two orthogonal polarization components and where a single binary code of L bits is assigned to each fiber, where each bit of the binary code is defined by the component of polarization with respect to which each filter in the set is sensitive, the binary code assigned to each fiber being different from the binary code assigned to the rest of the fibers in the fiber set, the device being characterized by comprising: - a light emission source configured to injecting a different polarized light for each of the fibers to be monitored at an entrance of said Optical Network, where said light emission is the result of mapping a binary sequence in pulses of polarized light, each pulse of polarized light centered on a certain wavelength of the set of L wavelengths and presenting a polarization that will depend on the binary
- an optical receiver sensitive to wavelength and polarizations configured to receive the reflected light signal for each injected signal and to determine if there has been a failure in the fiber set and the fiber where the fault has been located by analysis of the reflected signal.
- a computer program product comprising instructions executable by computer to carry out any previously disclosed procedure, when the program is executed in a computer, in a digital signal processor, in a field programmable door array (FPGA), in a circuit application-specific integrated, in a microprocessor, in a microcontroller, or in any other form of programmable hardware and a digital data storage medium that encodes a program executable by the machine to perform any of the disclosed procedures is also provided .
- FPGA field programmable door array
- Figure 1 shows a schematic sectional view of a fiber optic cable.
- Figure 2 shows a block diagram of a Passive Optical Access Network.
- Figure 3 shows a block diagram of a monitoring system based on reflectrometry of the Passive Optical Access Network.
- Figure 4 shows a schematic view of an optical fiber in which the behavior of the inclined Bragg Gratings fiber filters used in an embodiment of the present invention is shown.
- Figure 5 schematically shows a proposed binary coding scheme for optical fibers using fiber banks according to an embodiment of the present invention.
- Figure 6 shows a block diagram of a monitoring system based on reflectrometry in an Optical Access Network in a scenario where there are no failures, in accordance with an embodiment of the present invention.
- Figure 7 shows a block diagram of a monitoring system based on reflectrometry in an Optical Access Network in a scenario where there is a failure, in accordance with an embodiment of the present invention.
- Figure 8 shows a block diagram of a monitoring system based on reflectrometry in an Optical Access Network in a scenario in which ambiguity suppression in accordance with an embodiment of the present invention is required.
- Figure 9 shows a block diagram of the tunable polarization sensitive reflectometer transmitter according to an embodiment of the present invention.
- Figure 10 shows a block diagram of the tunable polarization sensitive reflectometer receiver according to an embodiment of the invention.
- the embodiments of the present invention represent an innovative proposal, which allows to detect and accurately locate faults even in complex networks of point-to-multipoint optical fibers.
- the procedure is based on the marking of each fiber with a binary code implemented by means of a set of collocated narrowband optical suppression filters each being centered on a different wavelength. These codes defined by these filters can be mapped unequivocally with the color codes used to identify each fiber of an optical fiber cable. In order to transform these sets of optical narrowband suppression filters into a binary code, three conditions must be met:
- each narrowband suppression optical filter has to be modulated, so that it can be logically mapped into a code of values belonging for example to a binary set of values ⁇ -1, +1 ⁇ . Do not It could be carried out using Bragg Fiber Grid filters (in English Fiber Bragg Grating, FBG). These FBG filters can be tuned to the desired wavelength and the reflector's optical receiver will not receive echoes from those fibers when its code does not include a narrow-band optical suppression filter centered on the wavelength emitted by the source.
- FBG Fiber Grid filters
- the different response at the same wavelength can be achieved using the same slanted Bragg gratings fiber filters (in English Tilted Fiber Bragg Grating, TFBG).
- An inclined Bragg gratings fiber filter is a Bragg gratings fiber filter that is sensitive to light polarization and reflects only one of the components of the polarization of the received signal at the center wavelength and allows the other component goes through it.
- both light components are not affected by the filter (that is, they can pass through it).
- the light that travels through the nucleus of the optical fibers has two different polarization components (pys), which are orthogonal to each other (for example vertical and horizontal) and simultaneously, both are orthogonal to each other with respect to the direction of propagation of the light.
- pys polarization components
- the p or s components will be reflected.
- each fiber will be marked unequivocally by assigning to each fiber a binary code of L bits that will depend on the set of filters located in each fiber.
- Bit i, 1 ⁇ i ⁇ L of the code will have a certain value (for example + 1) if the filter centered on the wavelength ⁇ -, is sensitive to a first polarization component (for example p) and the opposite value (for example -
- the filter set of each fiber will be such that the binary code assigned to each fiber is different from the binary code assigned to the rest of the fibers.
- each filter is characterized by a length - polarization pair (meaning the wavelength at which the filter is tuned and the polarization to which the filter is sensitive)
- the combination of wavelength pairs / The polarization of each set of filters located in each fiber is different from the combination of wavelength / polarization pairs of the rest of the set of filters located in the rest of the fibers.
- the reflector light source located in Central Office 1 needs to be tunable and capable of sending light with the 2 polarization components (or with one of them as will be explained later). In this way, periodically, with a period T, the wavelength emitted by the source can be modified.
- the light pulse (also called the pulse) emitted by the reflector for a period of time T centered on the wavelength ⁇ - will be reflected by those narrow band optical suppression filters centered on the same wavelength ⁇ -, .
- the FBG it will reflect both polarizations and in the case of the TFBG it will reflect only one of the polarization components of the wavelength ⁇ - ,.
- the TFBG is p - TFBG 21 Op, it will reflect only the p component and if it is an s - TFBG 21 Os, it will reflect only the s component.
- the reflectrometer receiver also needs to be sensitive to wavelength and polarization. When it receives the echoes with only one polarization component, it will generate a response that will be mapped to a certain value (for example and when it receives an echo with the opposite polarization component it will generate a response that will be mapped to a different value (for example "- one ").
- the proposed solution works when used for the supervision and surveillance of point-to-point fibers.
- the responses obtained from a sequence of wavelength pulses emitted by the tunable polarization sensitive reflectrometer can be automatically mapped with the respective fiber strand, which means that this fiber is functioning correctly. And the lack of responses, at the expected distance, to the sequence of the wavelength pulses sent by the reflectrometer, points to the existence of a failure in that fiber.
- the proposed invention mitigates the problem of uncertainty that exists in current reflectrometric solutions.
- the suggested solution is not sufficient.
- the problem of uncertainty can be completely suppressed by sending a binary sequence of high autocorrelation and very low transverse correlation, such as Binary Sequence
- PRBS 400 Pseudorandom (PRBS), 400, from the transmitter 310 of the polarization sensitive polarizable reflector.
- PRBS 400 Pseudorandom
- each chip of the PRBS 400 sent by the reflector 300 will use a Wavelength, including polarization, of the same set of wavelengths and polarizations used in the filter set 220 installed on that fiber.
- chip and “bit” are analogous terms to refer to a unit of a binary sequence.
- the term chip is used for a first binary sequence that is used with respect to a second binary sequence (for example, to encode said second binary sequence) with a bit time much longer than the first.
- the term “chip” is used to distinguish the term "bit” from the second binary sequence.
- the PRBS 400 used needs to have a high autocorrelation peak and a very low transverse correlation. Therefore, it will be possible to identify the reflection that comes from the set of destination filters 220 (the destination fiber within the destination branch) and when an echo from the reflection on the set of destination fibers 220 corresponds to each chip of The PRBS 400 sequence emitted and exceeds the correlation threshold used by the receiver 311 of the tunable polarization reflector 300, can be determined that there has been no failure in said fiber.
- the reflection is analyzed and compared with the PRBS sequence emitted in a predefined time for each fiber (the time at which the signal reflected by the filter set must be received according to the distance at which the filter set is located within said fiber).
- the proposed invention consists in the coding of each fiber with a set 220 of filters, which can be either the p-TFBGs 210p or s-TFBGs 210s, arranged approximately at the same point, as shown in Figure
- Each filter in filter set 220 used to encode a fiber will be tuned to a different wavelength. Any set of wavelengths could be used. In one embodiment, a set of wavelengths consisting of the U band (1265 nm - 1675 nm) is used, which is the wavelength band reserved by Standardization Definition Organizations (SDOs) for monitoring of the optical exterior plant.
- SDOs Standardization Definition Organizations
- L wavelengths will be used for monitoring purposes, where L is defined as:
- ⁇ represents the upper integer limit closest to the binary logarithm of the number M x N.
- the minimum value of L is Hog 2 (M x N) ⁇ ⁇ but a value greater than L. can be used.
- each fiber 6 at a given point will have a set 220 of L p - TFBGs 21 Op and / or - TFBGs 21 Os, each filter being centered on one of the wavelengths of the set of wavelengths, as shown in the Figure 5
- Each of these sets of filters 220 will be translated into a unique binary code.
- a + 1 will be associated with a polarization filter p and - 1 a polarization filter s.
- the upper fiber will have a set of p-TFBG filters that will correspond to a binary code +1, +1, +1, +1, +1, +1;
- the third fiber will have a set of TFBG filters (all filters except the second one) that will correspond to a binary code +1, -1, +1, + 1. + 1. +1 and so on.
- another coding is possible, for example using 0 and 1 instead of +1 and -1.
- the emission of a train of light pulses, each centered on a different wavelength will generate a sequence of responses or echoes coming from each optical fiber.
- the response or echo to a wavelength pulse reflected by a p-TFBG 21 Op filter tuned to the same wavelength will include only the polarization components of the p component, while the echo from a reflected wavelength pulse by the s-TFBG 210s filter tuned to the same wavelength will include only one polarization component, the s component.
- the receiver of the reflectrometer is sensitive to polarization, it will provide a different response in the event that the echo received comes from the reflection in a p - TFBG 21 Op of the response in the event that the echo comes from the reflection in an s - TFBG 210s.
- the reflectrometer can know the distance at which each set of filters of each fiber is located (for example, because it can be registered by the equipment of the Operator's Outer Plant during the launch phase).
- FIGs 6 and 7 show a block diagram of an Optical Access Network using a reflectrometer 300 according to an embodiment of the present invention, in different scenarios.
- a set of 3 filters (3 wavelengths) is used and 3 fibers i, j and k are shown.
- the set 220 of filters for each fiber is shown in the figures. In these fibers the filter set is located at the distance Di, Dj, Dk, respectively from the Central Office (and therefore, from the reflectrometer).
- the reflectrometer 300 will incorporate a transmitter 310, a receiver 311 and a block 312 that controls the transmitters and the receiver of the tunable polarization sensitive reflector 300.
- a circulator 320 and an Optical distribution structure Automated 8 (which allows the same reflectrometry-based monitoring system to be shared between multiple PON trees deployed from the same Central Office) are also shown in the figures. In Figure 6, it is assumed that there are no failures. The emission of a train of light pulses, each centered on a different wavelength, will therefore generate an echo response (received in the reflector) as shown in table 1.
- the echo received at distance Di is +1, +1, +1; the echo received at the distance Dj is +1, -1, +1 and the echo received at the distance Di is +1, +1, -1.
- the echo received at the distance Di is +1, +1, +1 and the echo received at the distance of j is +1, -1, +1.
- the echo received at distance D k will not correspond to any binary sequence since the response includes echoes for polarization p and polarization s.
- polarization included which composes the code assigned to a certain fiber (which, as stated previously, will depend on the set of filters of said fiber) means that there is no failure in said fiber.
- the signal received in a predefined time for each fiber (the time in which the signal reflected by the filter set must be received according to the distance at which the set of filters is located in said fiber) is translated into a binary code that is obtained by assigning bit i, 1 ⁇ i ⁇ L, of a first value if the signal received in the wavelength presents a first polarization component and of a second value if the signal reflected in the wavelength ⁇ -, presents a second polarization component, said binary code is compared with the binary code assigned to said fiber and it is determined that there is a failure in said fiber if the codes do not correspond.
- the code assigned to fiber 1 will be +1, +1. +1
- the code assigned to fiber j will be +1, -1, +1
- the code assigned to fiber k will be +1. +1. -one.
- FIG. 7 shows the scenario in which there are two fibers (i and k) with their corresponding set of filters 220 located at the same distance from Central Office 1 (from the reflector meter). The emission of a train of light pulses, each centered on a different wavelength, will therefore generate an echo response (received in the meter reflector) as shown in table 3 if there is no No failure in any of the fibers.
- each set of filters 220 is composed of TFBG filters tuned in different wavelengths and polarizations
- the receiver located in Central Office 1 will receive the correct frequency of echoes located in the corresponding position at the distance of the filter set, only in the case of unbroken fiber.
- the response to the overall sequence of the wavelength pulse will always be echoes that include both polarization components (so that the response will not be mapped in the binary code assigned to that fiber) and it will be located in the position corresponding to the distance of the fault (D F ) which will be a different position from that of the filter set 220 assigned to that fiber.
- a mechanism is proposed to completely eliminate the problem of uncertainty using a set of filters 220 by means of the use of the PRBS 400 sequences (Pseudo-Random Binary Sequences, from Pseudorandom Binary English Sequences) on transmitter 310 of the tunable polarization sensitive reflector.
- PRBS 400 sequences Pseudo-Random Binary Sequences, from Pseudorandom Binary English Sequences
- Each of the chips in a PRBS 400 will be mapped to a wavelength with the correct polarization components (pos), such as filters 21 Op and / or 21 Os that make up the set of filters 220 on the branch to be monitored. .
- the reflector meter For each branch whose status is to be confirmed, the reflector meter must send a sequence, in which each chip is transmitted using those wavelengths and those polarization components used by the target branch filter.
- PRBS 400 sequences with a high autocorrelation peak and a very low cross correlation, it will be feasible to identify the response from the correct filter set 220.
- PRBS sequences such as GOLD sequences, quasi-GOLD sequences or complementary sets of Kassami sequences can be used because all of them are PRBS 400 sequences of maximum length with high autocorrelation properties and very low transverse correlation, which in combination with the Binary code implemented by a set of filters 220, generates a specific trace or signature different from other branches.
- a block diagram of the transmitter (310) and the receiver (311), respectively, of the tunable polarization sensitive reflector transmitter used in this embodiment of the invention is shown in Figures 9 and 10.
- the optical paths are drawn in solid lines and the electrical paths are drawn in broken lines.
- the transmitter 310b includes a broadband light source 410.
- An array waveguide guiding device (Arrayed Waveguide Grating, AWG) 41 1a divides the light that comes from the light source 410 into different light components, each centered on a wavelength ⁇ , (1 ⁇ i ⁇ L) of a set of wavelengths ⁇ ⁇ ⁇ 2, ... ⁇
- _ ⁇ (which corresponds to the set of wavelengths of filters 21 Op and / or 210s included in filter assemblies 220 located at a certain distance in each fiber, used to encode the fibers).
- Each of these light components ⁇ ⁇ from AWG 411 a1 is divided by a combiner 412a of polarization beams into two orthogonally polarized pys components ( ⁇ ⁇ and ⁇ ⁇ 3 ).
- the transmitter 310 can send a wavelength sequence with the correct polarization according to a PRBS 400 sequence which has been previously mapped on the wavelengths and polarizations that correspond to the wavelengths and polarizations used by the set of filters 220 used to encode the fiber 6 under test.
- each fiber will be marked with a set of 6 TFBG filters each centered on one of those wavelengths.
- ⁇ Fiber number 1 will be marked with the filter set: ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 (3), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 (3), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, -1, -1, -1 ⁇ .
- Fiber number 2 will be marked with the filter set: ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 ( ⁇ ), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, -1, -1, +1 ⁇ .
- Fiber number 3 will be marked with the filter set ⁇ s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 (3), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, -1, +1, -1 ⁇ .
- Fiber number 4 will be marked with the filter set ⁇ s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, -1, +1, +1 ⁇ .
- Fiber number 5 will be marked with the filter set: ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 (3), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, +1, -1, -1 ⁇ .
- the fiber number 6 will be marked with the filter set: ⁇ ⁇ ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 ( ⁇ ), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, +1, -1, +1 ⁇ .
- Fiber number 7 will be marked with the filter set ⁇ s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 (3), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, +1, +1, -1 ⁇ .
- Fiber number 8 will be marked with the filter set: ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 (3), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), which represents the binary code ⁇ -1, -1, -1, +1, +1, +1 ⁇ .
- Fiber number 9 will be marked with the filter set: ⁇ ⁇ ⁇ ), ⁇ 2 (3), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 (3), which represents the binary code ⁇ -1, -1, +1, -1, -1, -1 ⁇ .
- Fiber number 63 will be marked with the filter set: ⁇ ⁇ ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ),
- ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 (3) which represents the binary code ⁇ +1, +1, +1, +1, +1, -1 ⁇ .
- Fiber number 64 will be marked with the filter set ⁇ (p), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), which represents the binary code ⁇ +1, +1, +1, +1, +1, +1 ⁇
- the reflector meter block 312 controls the entire 310 of the tunable polarization sensitive reflector 300 transmitter.
- the PRBS sequence from the PRBS generator 401 is mapped into a set of wavelengths and polarizations according to information 402, which is composed of the wavelengths and polarizations used by the filters that make up the assembly. of filters 220 used by fiber 6 that must be monitored.
- Block 403 maps the information 402 and the PRBS sequence 400 and generates a set of electrical signals 404 that controls the optical switches 414 on-off on the paths of each polarization component ⁇ ⁇ ⁇ ) and ⁇ (s) .
- a possible example of the electrical signals 404 for a specific case is shown in Figure 9.
- GOLD sequences which are a type of PRBS sequences
- an example of a sequence of a length of 31 chips is ⁇ +1, +1, +1, +1, +1, -1 -1 + 1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1, -1 ⁇ .
- These GOLD sequences offer a very high autocorrelation and a very low cross correlation with the rest of the 32 GOLD code sequences of 31 chips of the same family.
- Each chip in the PRBS sequence must be mapped to the wavelength and polarization sets used by the filters 220 that encode or identify the fiber under test.
- mapping For each fiber to be monitored, when the chip has a value of +1, a pulse that uses one of the wavelengths that has the polarization corresponding to +1 (polarization p in this example) in the fiber to be monitored will be sent with the corresponding polarization and when the chip has a value of -1, a pulse that uses one of the wavelengths that the polarization corresponding to -1 presents (polarization s in this example), In the fiber to be monitored, it will be sent with the corresponding polarization.
- said mapping will be carried out in the following manner, using the same coding used in the example of the 64 fibers shown above.
- the Gold sequence mentioned above could be mapped into the following sequence of wavelengths and polarizations for fiber number 2: ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ),, (s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ),, (s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ ( ⁇ ) , s), ⁇ ( ⁇ ), ⁇ ( ⁇ ), ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ) ⁇ , but any other combination that maintained the +1 and -1 mapping would also be valid.
- the +1 chips would be mapped to any of the following wavelengths and polarizations: ⁇ 4 ( ⁇ ) or ⁇ 5 ( ⁇ ), while chips -1 would be mapped into any of the following wavelengths and polarizations: ⁇ ⁇ ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ) or ⁇ 6 ( ⁇ )
- the +1 chips would be mapped to any of the following wavelengths and polarizations: ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ) or ⁇ 6 ( ⁇ ), while the chips - 1 would be mapped in any of the following wavelengths and polarizations: ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ) or ⁇ 3 ( ⁇ ).
- the fiber identification mechanism based on a set of filters 220 made or with filters or with filters can also be used for fiber monitoring and surveillance.
- a sequence of wavelengths and polarizations that correspond to those used to encode the fiber can be used (using only the polarization p in the if the fiber has only filters p and using only polarization s in case the fiber only has filters s).
- the only problem is that these sequences will not have such high autocorrelation properties and cross correlation properties as low as the sequences used for the rest of the fibers.
- the following random sequence can be used: ⁇ 6 (s), 6 (s), 6 (s), 6 (s), 6 (s), ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 (3), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), , (s), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ), ⁇ ⁇ ⁇ ), ⁇ 6 (3 ), ⁇ 6 (3), ⁇ 6 (3), ⁇ 2 (3), ⁇ 6 (3), ⁇ 6 (3), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3) ⁇ which would generate a set of 31 echoes, all located at the same point where ⁇ k ⁇ (s), 2 (s), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 (3), ⁇ 6 ( 3) ⁇ filter set 220 is located in fiber number 1.
- a shorter sequence with less than 31 pulses could be used.
- the combiners 413 of the polarization beams combine the signals of different polarizations at the same wavelength and an AWG 411 a2 combines all the paths of the wavelengths into a common output that is injected into the PON network using a circulator 320.
- Said output signal will only be used to test a certain fiber that corresponds to the PRBS sequence, in order to check different branches, different output signals will be generated.
- the receiver 311 of the tunable polarization sensitive reflector 300 divides the received optical signal (received from a circulator 320) into wavelength components (one for each wavelength ⁇ , ⁇ 2 , ... ⁇
- each of the received wavelengths ⁇ (1 ⁇ i ⁇ L) is divided into its polarization components ( ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ 3 ) using the polarization beam dividers (PBS).
- PBS polarization beam dividers
- the output signal 418 (418 ⁇ p the output from detector 415 for ⁇ ⁇ and the output from optical detector 415 for ⁇ ⁇ 3 with 1 ⁇ i ⁇ L) from each optical detector 415 is compared by means of comparators 416 with a level
- 417 threshold (417 ⁇ p for ⁇ ⁇ 417 ⁇ s for ⁇ ⁇ 3 ) controlled by block 423.
- This threshold could be the same for all wavelengths and polarizations, but it could also be adjustable and different for each of the wavelengths and polarizations.
- a symbol or by the comparator will be generated and stored in block 422.
- Block 422 stores the sequence of symbols or for each wavelength and polarization.
- Block 423 controls a switch 424 which selects according to the PRBS sequence 400 the output from block 422.
- the output of switch 424 is a sequence that is correlated with the PRBS 400, from the PRBS generator 401, in a correlator
- block 423 will be routed through the switch. That is, depending on the PRBS and the wavelength and polarization used to transmit that PRBS, block 423 will be routed through the switch.
- each bit corresponds to a wavelength, a polarization and a sequence position
- extracts the bits of the sequence that must be related to the emitted PRBS The emitted signal from the correlator
- correlator output signal exceeds the detection threshold, this will mean that the corresponding response of the correct set of filters 220 has been received and that the fiber 6 under test is correct to the position where the set of filters 220 is located.
- the phase shift can be solved taking into account two sequences from block 422 simultaneously, the sequence that corresponds to the set emitted by wavelengths and polarizations (for example ⁇ 1 ⁇ ⁇ 23 , ⁇ 33 ⁇ , ⁇ (_- ⁇ ) ⁇ , s ⁇ ) and its opposite sequence (this is ⁇ ⁇ 3 ⁇ 2 ⁇ , ⁇ 3 ⁇ ..., ⁇ ⁇ - ⁇ ⁇ , ⁇
- both will have to be correlated with the PRBS 400 sequence if at least in one case the correlation result exceeds the threshold level, the fiber 6 under test works correctly. That is, in the case of a phase shift, if the sets of filters 200 have been implemented during the fiber manufacturing process, that phase shift will affect all of them in the same way and that offset can be detected and compensated In the event that of the filter sets 220 have been inserted, the phase shift will affect or between those pairs of complementary filters (that is, those for which for each TFBG in the same wavelength, have opposite polarizations) and with the solution Proposal and location information of filters 220 (recorded during fiber cable deployment) the phase shift effect can be corrected.
- the fiber 6 under test presents a problem (a fault) located between Central Office 1 and the location of the fiber filter assembly 220.
- the set of signals 418 that corresponds to the wavelengths and polarizations used by the filter set 220 of the fiber 6 under test will be used by a conventional temporal domain reflector (an electric one) to determine Where the problem is located. That is, if the fiber failure is located between the Central Office 1 and the filter assembly 220 used to encode that fiber, the reflection will take place before the location of the filter assembly 220 and the reflection will affect any length component of wave and polarization emitted by the reflectrometer. In that case, by analyzing the received echoes in the same way as a conventional reflectrometer does and taking into account the responses from the remaining filters 220, it is possible to isolate and locate the problem.
- the set of signals 418 that are complementary to the wavelengths and polarizations used by the filter set 220 of the fiber 6 tested can be used to detect faults beyond the set position of filters 220 in fiber 6 tested. In doing so, that set of signals will be used by a conventional temporal domain reflector (an electric one) to determine where the problem is located beyond the set of filters 220.
- a fiber is encoded or labeled by filter set 220 ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 ( ⁇ ), ⁇ 4 ( ⁇ ), ⁇ 5 ( ⁇ ), ⁇ 6 ( ⁇ ) ⁇
- that set of filters it will reflect all of these polarization components but, in turn, will let the other polarization components pass through them (that is, ⁇ ( ⁇ ), ⁇ 2 ( ⁇ ), ⁇ 3 (3), ⁇ 4 ( ⁇ ), 5 (s), ⁇ 6 ( ⁇ ) ⁇ ) that will later be reflected by the fault located beyond the filter set 220.
- the reflectometer 300 apart from the echo corresponding to the reflection of the components of polarization comprised by the filter assembly 220 at the point where this filter assembly 220 is located, will also detect an additional echo due to the reflection of the complementary polarizations at a point beyond the location of the filter assembly 220 .
- the present invention describes a method and system for detecting and locating faults in deployed optical fibers that solve some of the problems found in the previous technical systems and achieve various technical advantages. It provides a mechanism for the identification of the deployed optical fibers, the labeling of each fiber with a code implemented by means of a set of optic filters of polarized selective suppressed band, each tuned to a different wavelength.
- This coding scheme that can be mapped in a different binary code for each fiber, allows the identification of each fiber within the fiber optic cable or the network and allows the automation of the optical plant supervision by means of reflectrometry, by For example, linking the color codes of the fibers with the aforementioned codes based on the suppressed band optical filters.
- the embodiments of the invention disclose a method and system for monitoring the optical fiber plan based on a single code per fiber implemented by means of a set of passive wavelength sensitive optical filters and polarization and a specific polarization sensitive and tunable reflectrometric system that interacts with the Passive optical filters sensitive to polarization and wavelength of the fiber by means of pseudo-random binary sequences of high autocorrelation and low transverse correlation.
- Fiber 6 is encoded by means of a set of cascaded optical narrowband suppression filters, each tuned to a different central wavelength and polarization sensitive.
- Each fiber of a fiber optic cable will be coded by a set of filters L of this type.
- the optical narrowband polarization sensitive filters mentioned above are implemented by means of TFBG 210 filters but other types of filters can be used.
- These filter assemblies 220 can be implemented in the fiber 6 during the manufacturing process of the fiber optic cable 1000 avoiding any problem due to the rotation of the polarization planes during the deployment of the fiber optic cable 1000.
- a new type of optical reflectrometer is required, which will be a tunable reflector 300 sensitive to polarization, as described in the previous paragraphs.
- the filter set 220 could also be implemented by means of a connectable passive device that includes a set of L cascade TFBG filters 210 each tuned to its corresponding wavelength and polarization.
- the receiver 311 b of the tunable and polarization sensitive reflectrometer 300 that simultaneously monitors both polarization components for each wavelength, as described in the preceding paragraphs, can solve the uncertainty problems due to the polarization plane rotation.
- two branches with complementary codes that is, for each wavelength code "+ in one fiber is in the other fiber and in the first fiber is one in the second
- only if there are two faults (one in each fiber) at exactly the same distance from the OLT the uncertainty problems cannot be solved.
- the tunable 300-meter polarization-sensitive reflector needs additional mechanisms such as those based on wavelength jump. wavelength hopping), controlled by a sequence
- the proposed invention improves the performance of reflectrometry-based systems currently used for passive point-to-multipoint passive optical access networks.
- the fiber coding implemented through a set of optic filters of selective suppressed polarization band, each tuned to a different central wavelength, in addition to a polarization-sensitive optical reflectrometer that can be used by the wavelength jump , provides a mechanism for the disappearance of uncertainty that allows a unique location of the point where the damage is found.
- the labeling of the fibers of a code composed of suppressed band optical filters simplifies the optical transport and the operations and the support of the access structure and provides a mechanism for the disappearance of uncertainty for PON access networks. Therefore, the proposed solution will reduce the cost of the supervision of the Optical Exterior Plant, which is very high due to the conditioning of the currently available solutions.
- program storage devices for example, digital data storage media, which are instruction programs executable by computer or executable by coding machines and computer readable or by machine, in which said instructions carry out some or all of the steps of said procedures described above.
- Program storage devices can be, for example, digital memories, magnetic storage media, such as magnetic disks and magnetic tapes, storage units hard drive or digital media for optically readable data storage.
- the embodiments are also intended to protect the computers programmed to execute said steps of the procedures described above.
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Abstract
La presente invención describe un procedimiento, un sistema y un dispositivo de supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica (detectando y localizando los fallos de las fibras ópticas desplegadas) los cuales resuelven algunos de los problemas afrontados por la técnica anterior. Las formas de realización de la presente invención proponen un sistema innovador que hace posible detectar y localizar de manera precisa e inequívoca los fallos incluso en redes de fibras ópticas complejas punto a multipunto.
Description
PROCEDIMIENTO, SISTEMA Y DISPOSITIVO PARA LA SUPERVISION DE
FIBRAS ÓPTICAS
DESCRIPCIÓN
CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere, en general, al campo de las redes de fibras ópticas y más concretamente, al funcionamiento y mantenimiento de redes de fibras ópticas, que ofrecen un procedimiento, un sistema y un dispositivo para detectar y localizar fallos en las redes de fibras ópticas.
ANTECEDENTES DE LAINVENCIÓN
Los operadores de telecomunicaciones están en la actualidad desplegando nuevas redes ópticas de acceso y transporte capaces de mejorar su cartera de servicios y de satisfacer requerimientos de gran exigencia por parte de los consumidores. Para el transporte, los operadores han desplegado una infraestructura de transmisión de gran capacidad, por ejemplo utilizando cables de fibras ópticas con múltiples fibras por cable.
Los enlaces de transporte punto a punto permiten la conexión entre las interfaces de dos equipos diferentes situados en diferentes Oficinas Centrales por medio de una o dos fibras ópticas 6. El uso de una o dos fibras ópticas dependerá de la tecnología de transmisión utilizada: solo se utilizará una fibra si se utilizan diferentes longitudes de onda para cada sentido de transmisión (por ejemplo λΕ para la comunicación desde la primera a la segunda Oficina Central y λνν para la comunicación desde la segunda a la primera Oficina Central) utilizando técnicas de Multiplexación por División de Longitud de Onda (WDM), o dos fibras cuando se utiliza la misma longitud de onda (λ0) para la transmisión en ambos sentidos.
La Figura 1 muestra la típica sección transversal de un cable 1000 de fibra óptica utilizado por operadores de telecomunicaciones. El cable 1000 está protegido por un revestimiento 1004. Si el cable necesita una protección adicional presenta un
blindaje 1005. Dentro del cable 1000, las fibras ópticas 6, con una camisa externa 1001 , están agrupadas dentro de unos microtubos 1002 y hay un núcleo1003 de aramida ("poliamida aromática") que proporciona resistencia a la tracción y solidez a todo el cable.
Cada hebra o cordón de fibra 6 está identificado por el código de color utilizado en la camisa 1001. Este código de color permite la identificación de forma unívoca de cada fibra 6. Este código de color puede ser definido en un Estándar de Comunicaciones como el Estándar EIA - 598 - A de la TIA (Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones) donde se definen 12 colores diferentes.
Cuando hay múltiples microtubos 1002, cada uno es también identificado por un color diferente.
Para redes de acceso, la mayoría de los operadores están desplegando redes de acceso ópticas pasivas punto a multipunto (se llaman redes pasivas porque no utilizan ningún dispositivo activo que tenga que ser alimentado a distancia), también conocidas como PON (, del inglés Passive Optical Networks, Redes Ópticas Pasivas). Estas redes PON utilizaban los mismos cables descritos en la Figura 1. La Unión Inernacional de Telecomunicaciones ha estandarizado estas redes de acceso ópticas sobre fibra con una topología punto a multipunto en diferentes estándares, por ejemplo, GPON (del inglés Gibabit capable Passive Optical Network, Redes Ópticas Pasivas capaces de Gigabits, ITU-T G. 984.1 ,) X-GPON (Redes Ópticas Pasivas capaces de 10 Gigabits, ITU - T G. 987.1) y EPON (del inglés Eternet Passive Optical Network Redes Ópticas Pasivas Eternet ITU - T 802.3ah - 2004 - parte 3) y son las soluciones más extendidas utilizadas para proporcionar acceso en banda ancha sobre la fibra.
En el caso del acceso óptico, las soluciones anteriormente utilizadas han sido diseñadas para proporcionar el acceso de banda ancha a través de una infraestructura de fibra pasiva de punto a multipunto y han sido escogidas por los operadores porque proporcionan unas velocidades de acceso elevadas sin la inversión requerida por las redes de acceso con fibra punto a punto. La Figura 2 muestra la topología de las redes de acceso PON utilizadas en estos sistemas.
Como se muestra en la Figura 2, MXN instalaciones de cliente 2 están conectadas a una única Terminación de Línea Óptica (OLT, del inglés Optical Line Termination) 4 situada en el bastidor 3 de la OLT en la Oficina Central 1 del operador. El medio de transmisión, la fibra 6, conecta la OLT 4 con las Unidades de Red Ópticas M x N (ONUs, del inglés Optical Network Unit) 5 situadas en las instalaciones de cliente 2. Para hacer esto, la infraestructura de acceso de fibra presenta una topología punto a multipunto, utilizando unos divisores ópticos (pasivos) de potencia 7a (1 : M) y 7b (1 : N) para dividir la señal óptica procedente de la OLT 4 en las diferentes ONUs 5. La división óptica puede llevarse a cabo solo en un punto, pero por razones de despliegue, la división óptica de potencia típicamente se lleva a cabo solo en dos niveles. Para el primer nivel se utiliza solo un divisor óptico de potencia 7a, con una entrada y M salidas y para el segundo nivel de división, hay M divisores ópticos de potencia 7b, cada uno de ellos con una entrada y N salidas.
Estas nuevas infraestructuras de acceso y de transmisión óptica conllevan nuevos desafíos. Al ser una tecnología relativamente reciente, las redes de fibra óptica están siendo todavía desplegadas casi al mismo tiempo que su desarrollo está avanzando. Ello supone una adaptación continua para gestionar redes cada vez de mayor tamaño y de esta forma, la fiabilidad de las redes de fibras óptica se convierte en una cuestión esencial.
Dado que es inevitable que aparezcan algunos fallos, la cuestión principal gira en torno a la rápida detección, localización y reparación del fallo para conseguir que el tiempo de la interrupción del servicio sea lo más corto posible, pero la supervisión de los fallos en una infraestructura de fibras puede suponer un coste operativo muy elevado, especialmente por los elementos de ramificación como por ejemplo los divisores de la potencia en la planta externa (OSP).
En el caso del transporte óptico basado en enlaces punto a punto, hay soluciones basadas en técnicas reflectométricas. Estas técnicas permiten la detección de fallos (rupturas, empalmes, contactos defectuosos, incurvaciones... ) mediante el envío de pulsos ópticos (también llamados impulsos ópticos) y la medición del retardo del eco recibido. Esta técnica funciona y es usada ampliamente por los operadores de Telecomunicaciones. Pero un cable óptico utilizado para enlaces de transporte de
gran capacidad comprende varias fibras. Si una de esas fibras falla, es necesario identificar cuál es la que lo hace y ello significa repetir la prueba de reflectometría para cada fibra del cable óptico. Una vez que el fallo ha sido identificado, los técnicos de Telecomunicaciones tienen que registrar el código de color de la pieza dañada. Es un proceso tedioso y no hay manera de llevarlo a cabo de forma automática.
En el caso del acceso óptico, el problema de la supervisión de las redes PON es incluso más complejo. Los procedimientos de supervisión tradicionales basados en la reflectometría que son apropiados para topologías punto a punto, no funcionan adecuadamente en este tipo de redes debido a su topología punto a multipunto. Los procedimientos reflectométricos consisten en la emisión de unos pulsos de anchura variable. Los desperfectos (rupturas, empalmes, contactos defectuosos,...) distribuidos a lo largo del medio de transmisión ( cable coaxial o fibra), crean ecos, los cuales son analizados en el punto de emisión. El retardo entre el pulso y su eco permite estimar la localización del desperfecto (fallo) mientras que el análisis de la forma de onda y el espectro ayuda a determinar el tipo de desperfecto que ha provocado el eco. Para este análisis el sistema incorpora un analizador de dominio temporal / dominio de frecuencia.
Estas técnicas se aplican también en redes de acceso PON, como se muestra en la figura 3. Hay un generador 300a de señal óptica el cual genera unos pulsos en una longitud de onda λ0 (dicho generador de señal incorpora un transmisor 310a y un receptor 311 a analizador de dominio temporal / dominio de frecuencia). Estos pulsos ópticos son inyectados en la red PON utilizando un circulador 320 y una estructura de distribución Óptica Automatizada 8 (en inglés llamada Automated Optical Distribution Frame). La estructura de distribución Óptica Automatizada8 permite que el mismo sistema de supervisión basado en la reflectometría pueda ser compartido entre los árboles PON múltiples desplegados desde la misma Oficina Central CO 1. Los ecos recibidos son enviados por el circulador 320 al analizador
311 a.
Pero debido a su topología punto a multipunto, cuando la señal óptica en la longitud de onda λ0 emitida por la fuente 300a de luz llega a todas las ONUs, no es posible
identificar de manera unívoca el punto en el que está localizado el desperfecto. Los ecos recibidos generados por desperfectos en las diferentes ramas de las PONs pueden superponerse si diferentes desperfectos localizados en las diferentes ramas están a la misma distancia de la CO 1. Entonces, es posible determinar la distancia de la oficina central donde se encuentra el desperfecto, pero no es posible identificar la rama de la red PON donde el desperfecto está localizado.
Por tanto, en los sistemas de supervisión existentes no es posible determinar de forma inequívoca la posición de un desperfecto por lo que el sistema de supervisión no ayuda a reducir los Gastos Operativos de la red de acceso óptica.
Se han desarrollado algunas soluciones en la técnica anterior para solventar el carácter ambiguo de la localización de los desperfectos: · La Solicitud de Patente WO2012126738 divulga el uso de unos filtros ópticos de banda estrecha centrados en diferentes longitudes de onda para cada cliente. Es un sistema complejo porque el operador necesita utilizar un gran número de filtros ópticos de banda estrecha, ya sea filtros de fibra de Rejillas de Bragg (FBG, en inglés Fibre Bragg Grating) o los Filtros de Película Fina (TFF, en inglés Thin Film
Filters), cada uno centrado en una longitud de onda diferente, para identificar cada rama. Por tanto, hay tantos filtros diferentes como ramas en la red de acceso óptico punto a multipunto lo que implica un coste enorme.
• En otros casos, la solución consiste en constructores de polarización situados en cada rama del árbol punto a multipunto, produciendo cada uno una Pérdida dependiente de Polarización (PDL) única. De esta forma los ecos generados por cada constructor serán diferentes del resto permitiendo una identificación de la rama unívoca (como se divulga en la Patente US 6396575). Esta solución lleva consigo un análisis detallado y un inventario de la PDL introducida por cada uno de los constructores de polarización utilizados en la red de acceso óptica.
Las soluciones utilizadas con anterioridad son complejas porque conllevan un control estricto por medio del inventario ya sea por medio de los filtros de banda estrecha o bien por los constructores de polarización asignados a cada rama de cada red PON. Este control estricto del inventario conlleva el riesgo de errores de vigilancia y mantenimiento.
En consecuencia, se necesita un sistema de supervisión de fibras ópticas punto a multipunto eficiente que resuelva los inconvenientes que presentan los sistemas de la técnica anterior.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención describe un procedimiento, un sistema y un dispositivo para la detección y localización de fallos en fibras ópticas desplegadas. Con el fin de llevar esto a cabo, proporciona un mecanismo para la identificación de fibras ópticas desplegadas, etiquetando cada fibra con un código implementado por medio de un conjunto de filtros de polarización ópticos de banda suprimida selectiva, cada uno sintonizado en una longitud de onda central diferente. Este esquema de codificación que puede ser mapeado en un código (por ejemplo un código binario), diferente para cada fibra, permite la identificación de cada fibra y hace posible la automatización de la supervisión de la planta óptica por medio de reflectrometría.
Los problemas que se encuentran en la técnica anterior son con carácter general resueltos o sorteados y las ventajas técnicas son con carácter general conseguidas mediante las formas de realización divulgadas.
En un primer aspecto de la invención, se presenta un procedimiento para supervisar un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica, caracterizándose el procedimiento porque comprende las etapas de: a) la asignación a cada fibra del conjunto de fibras de un código binario único de L bits, donde dicho código binario se define por un conjunto de L filtros ópticos sensibles a la polarización situados en cada fibra, siendo cada
fibra sintonizada en una longitud de onda diferente de un conjunto de longitudes de onda L {λι , λ2..., λ|_}, siendo L un parámetro de diseño y siendo sensible a uno de dos componentes de polarización ortogonales, siendo el código binario asignado a cada fibra diferente del código binario asignado al resto de las fibras del conjunto de fibras
b) la inyección de una señal de luz diferente para cada fibra supervisada en una entrada de dicha Red Óptica, donde dicha señal de luz es el resultado del mapeo de una secuencia binaria de pulsos de luz polarizada, estando cada pulso de luz polarizada centrado en una longitud de onda determinada del conjunto de las L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra supervisada
c) para cada señal inyectada, la recepción de las señal reflejada procedente del conjunto de fibras por un receptor óptico sensible a la longitud de onda y a la polarización y
d) la determinación acerca de si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y en la fibra donde el fallo está localizado mediante el análisis de las señales de luz recibidas.
La red óptica puede ser una Red Óptica Pasiva y el conjunto de longitudes de onda puede estar comprendido en la banda U (1625 nm - 1675 nm).
En una forma de realización, cada bit del código binario está definido por el componente de polarización al cual cada filtro del conjunto es sensible. A cada fibra se le asigna un código binario que se obtiene mediante la asignación para cada bit i, 1≤ i≤ L de un primer valor si el filtro del conjunto de filtros de la fibra centrada en la longitud de onda λ-, es sensible a un primer componente de polarización y de un segundo valor si es sensible a un segundo componente de polarización, siendo el conjunto de filtros situado en cada fibra de tal manera que el código binario obtenido para cada fibra sea diferente del código binario obtenido para el resto de las fibras del conjunto de fibras.
Los filtros del conjunto de filtros están co-localizados o, en otras palabras, están a la misma distancia de la entrada de la red Óptica (donde el reflectómetro con el emisor y el receptor está situado).
En una forma de realización, la etapa de determinación de si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y en la fibra donde el fallo se ha producido comprende la comparación de la señal de luz recibida para cada fibra con una señal reflejada esperada para cada fibra. Dicha señal reflejada esperada para cada fibra será calculada de acuerdo con la secuencia binaria utilizada en la señal inyectada para dicha fibra y con la secuencia binaria utilizada.
En una forma de realización la etapa de determinación comprende: la traducción de la señal recibida en una secuencia binaria (por ejemplo, mediante la asignación a cada bit i, 1 ≤ i≤ L, un primer valor si la señal recibida en una longitud de onda ¡ presenta un primer componente de polarización y un segundo valor si la señal reflejada en la longitud de onda λ-, presenta un segundo componente de polarización ) de acuerdo con las longitudes de onda y las polarizaciones utilizadas en la señal inyectada y correlacionando dicha secuencia binaria con la secuencia binaria utilizada en la señal inyectada.
En una forma de realización, L = Hog2 Si, siendo S el número de fibras ópticas que están siendo supervisadas (en una forma de realización, todas las fibras de la red serán supervisadas, de forma que S será el número de fibras de la Red Óptica) y donde Π representa el límite entero superior más próximo al logaritmo binario de S.
En una forma de realización, L > Γ log2 S 1, siendo S el número de fibras ópticas que están siendo supervisadas y donde Π representa el límite entero superior más próximo al logaritmo binario de S.
Los filtros pueden ser filtros ópticos de supresión de banda estrecha sensibles a la polarización, como por ejemplo los filtros inclinados de Fibra de Rejillas de Bragg. En una forma de realización, la secuencia binaria es una secuencia con una autocorrelación y una correlación transversal baja. Dicha secuencia binaria puede ser una secuencia PRBS.
En una forma de realización, la señal de luz polarizada inyectada es el resultado del
mapeo de cada chip de la secuencia binaria en un pulso con una longitud de onda del conjunto de longitudes de onda y con el componente de polarización correcto de acuerdo con el conjunto de filtros de la fibra que va a ser supervisada y con el valor del chip. Puede ser utilizada una secuencia binaria diferente para cada fibra que va a ser supervisada.
Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema para la supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica, estando el sistema caracterizado por comprender:
- unos conjuntos de L filtros, situado un conjunto en cada fibra óptica del conjunto de fibras, estando cada filtro de cada conjunto sintonizado en una longitud de onda diferente del conjunto de L longitudes de onda {λι , λ2..., λ|_}, siendo L un parámetro de diseño y siendo sensible a uno de los dos componentes de polarización ortogonales y donde un código binario único de L bits es asignado a cada fibra, donde cada bit del código binario se define por el componente de polarización respecto del cual es sensible cada filtro del conjunto, estando la secuencia de pares formada por la longitud de onda con la cual cada filtro de un conjunto está sintonizada y el componente de polarización respecto del cual es sensible cada filtro de un conjunto en cada conjunto de filtros diferente de la secuencia del resto del conjunto de filtros del resto de las fibras de forma que el código binario asignado a cada fibra es diferente del código binario asignado al resto de fibras del conjunto de fibras
- una fuente de emisión de luz configurada para la inyección de una señal de luz polarizada diferente para cada una de las fibras que deben ser supervisadas en una entrada de dicha Red Óptica, donde dicha señal de luz es el resultado del mapeo de una secuencia binaria en pulsos de luz polarizada, estando cada pulso de luz polarizada centrado en una determinada longitud de onda del conjunto de L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra
- un receptor óptico sensible a las longitudes de onda y a las polarizaciones configurado para recibir la señal de luz reflejada para cada señal inyectada y para determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra en la que el fallo se ha localizado mediante el análisis de la señal reflejada.
La fuente de emisión de luz y el receptor óptico pueden estar co-localizados en la entrada de dicha Red Óptica.
Otro aspecto de la invención se refiere a un dispositivo para la supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica donde cada fibra del conjunto de fibras presenta un conjunto de L filtros, donde L es un parámetro de diseño, cada filtro está sintonizado en una longitud de onda diferente del conjunto de L longitudes de onda y siendo sensible a uno de los dos componentes de polarización ortogonales y donde un código binario único de L bits es asignado a cada fibra, donde cada bit del código binario está definido por el componente de polarización respecto del cual cada filtro del conjunto es sensible, siendo el código binario asignado a cada fibra diferente del código binario asignado al resto de fibras del conjunto de fibras, estando el dispositivo caracterizado por comprender: - una fuente de emisión de luz configurada para inyectar una luz polarizada diferente para cada una de las fibras que van a ser supervisadas en una entrada de dicha Red Óptica, donde dicha emisión de luz es el resultado del mapeo de una secuencia binaria en pulsos de luz polarizada, estando cada pulso de luz polarizada centrado en una determinada longitud de onda del conjunto de L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra
- un receptor óptico sensible a la longitud de onda y a las polarizaciones configuradas para recibir la señal de luz reflejada para cada señal inyectada y para determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra donde el fallo se ha localizado mediante el análisis de la señal reflejada.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un producto de programa informático, que comprende unas instrucciones ejecutables por
ordenador para llevar a cabo cualquier procedimiento divulgado con anterioridad, cuando el programa es ejecutado en un ordenador, en un procesador digital de la señal, en una matriz de puertas programable por campos (FPGA, en inglés Field Programmable Gate Array), en un circuito integrado específico de la aplicación, en un microprocesador, en un microcontrolador, o en cualquier otra forma de hardware programable y también se provee un medio de almacenamiento de datos digital que codifique un programa ejecutable por la máquina para llevar a cabo cualquiera de los procedimientos divulgados.
En consecuencia, de acuerdo con la invención, se proporcionan un procedimiento, un sistema, unos dispositivos y un programa informático de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Formas de realización ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes.
Estos y otros aspectos de la invención resultarán evidentes y se elucidarán a partir de las formas de realización descritas en las líneas que siguen de la presente memoria.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para completar la descripción que se está llevando a cabo y con objeto de contribuir a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de su forma de realización práctica, acompañando a dicha descripción como parte integrante de la misma, se ofrece un conjunto de dibujos en los que, a modo de ilustración y no con carácter restrictivo, las siguientes figuras se representan:
La Figura 1 muestra una vista en sección esquemática de un cable de fibras ópticas.
La Figura 2 muestra un diagrama de bloques de una Red de Acceso Óptica Pasiva.
La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de un sistema de supervisión basado en reflectrometría de la Red de Acceso Óptica Pasiva.
La Figura 4 muestra una vista esquemática de una fibra óptica en la cual se muestra el comportamiento de los filtros de fibra de Rejillas de Bragg inclinadas utilizados en una forma de realización de la presente invención.
La Figura 5 muestra de manera esquemática un esquema de codificación binario propuesto para fibras ópticas utilizando bancos de fibras de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un sistema de supervisión basado en reflectrometría en una Red de Acceso Óptica en un escenario donde no hay fallos, de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
La Figura 7 muestra un diagrama de bloques de un sistema de supervisión basado en reflectrometría en una Red de Acceso Óptica en un escenario donde hay un fallo, de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
La Figura 8 muestra un diagrama de bloques de un sistema de supervisión basado en reflectrometría en una Red de Acceso Óptica en un escenario en el que se necesita la supresión de la ambigüedad de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
La Figura 9 muestra un diagrama de bloques del transmisor del reflectómetro sensible a la polarización sintonizable de acuerdo con una forma de realización de la presente invención.
La Figura 10 muestra un diagrama de bloques del receptor del reflectómetro sintonizable sensible a la polarización de acuerdo con una forma de realización de la invención.
A lo largo las figuras las mismas referencias numerales se refieren a los mismos elementos.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención puede materializarse en otros dispositivos, sistemas y / o procedimientos específicos. Las formas de realización descritas deben considerarse en todos los sentidos únicamente como ilustrativas y no como restrictivas. En particular, el alcance de la invención se define por las reivindicaciones adjuntas más que por la descripción de las figuras incluidas en la presente memoria. Todos los cambios que se incluyan en el significado y en el ámbito de equivalencia de las reivindicaciones deben quedar comprendidos dentro de su alcance. La presente invención trata de la detección y localización de fallos en redes de
Fibras Ópticas. Las formas de realización presentadas se van a referir a este tipo de redes, pero las formas de realización son aplicables también a otros tipos de redes.
Las formas de realización que se exponen seguidamente resuelven algunos de los problemas encontrados en las técnicas de distribución de contenidos de la técnica anterior.
Las formas de realización de la presente invención suponen una propuesta innovadora, la cual permite detectar y localizar con precisión los fallos incluso en redes complejas de fibras ópticas punto a multipunto.
El procedimiento se basa en el marcado de cada fibra con un código binario implementado por medio de un conjunto de filtros ópticos de supresión de banda estrecha colocalizados estando cada uno de ellos centrado en una diferente longitud de onda. Estos códigos definidos por estos filtros pueden ser mapeados de forma inequívoca con los códigos de color utilizados para identificar cada fibra de un cable de fibras ópticas. Con el fin de transformar estos conjuntos de filtros de supresión de banda estrecha ópticos en un código binario, se deben cumplir tres condiciones:
1. La reflexión introducida por cada filtro óptico de supresión de banda estrecha tiene que ser modulada, para que pueda ser lógicamente mapeado en un código de valores pertenecientes por ejemplo a un conjunto binario de valores {-1 , +1}. No
podría llevarse a cabo utilizando los filtros de Fibra de Rejillas de Bragg (en inglés Fibre Bragg Grating, FBG). Estos filtros FBG pueden ser sintonizados en la longitud de onda deseada y el receptor óptico del reflectrómetro no recibirá ecos procedentes de esas fibras cuando su código no incluya un filtro óptico de supresión de banda estrecha centrado en la longitud de onda emitido por la fuente.
Pero para una implementación de código binario es necesario obtener para cada longitud de onda un eco, un tipo diferente de eco en la misma longitud de onda dependiendo del código binario asignado. Y un filtro FBG convencional no se comporta de esta manera.
La respuesta diferente en la misma longitud de onda se puede conseguir utilizando los mismos filtros de fibra de Rejillas de Bragg inclinadas (en inglés Tilted Fibre Bragg Grating, TFBG). Un filtro de fibra de Rejillas de Bragg inclinadas es un filtro de fibra de Rejillas de Bragg que es sensible a la polarización de la luz y refleja solo uno de los componentes de la polarización de la señal recibida en la longitud de onda central y permite que el otro componente lo atraviese. Por supuesto, si el pulso de luz recibido no está centrado en la longitud de onda central del filtro, ambos componentes de luz no son afectados por el filtro (o sea que pueden atravesarlo). Laa luz que viaja a través del núcleo de las fibras ópticas presenta dos componentes diferentes de polarización (p y s), los cuales son ortogonales entre sí (por ejemplo vertical y horizontal) y simultáneamente, ambos son ortogonales entre sí con respecto a la dirección de propagación de la luz. Dependiendo de la posición de los planos inclinados de Rejillas de Bragg en relación con el eje geométrico longitudinal de la fibra y en relación con un plano ortogonal a ese eje geométrico, los componentes p o s serán reflejados.
El comportamiento de ese tipo de filtros se explica en la figura 4. Si el plano de la rejilla del filtro TBFG rota sobre el eje Y de la fibra que forma un ángulo Φρ con el eje X de la fibra, el TFBG refleja el componente p y será un filtro TFBG para el componente p (p - TFBG) 210p. Y de modo similar, si el plano de la rejilla del filtro TFBG rota sobre el eje X formando un ángulo Φ3 con el eje Y, el TFBG refleja el componente s y será una filtro TFBG para el componente s (s - TFBG) 21 Os. Estos ángulos Φρ Φ3 deben presentar esos valores requeridos para la reflexión total de los componentes de la polarización. Los valores dependerán de la característica específica de la fibra, como por ejemplo, los índices refractarios del núcleo y del revestimiento.
De esta manera cada fibra será marcada de manera inequívoca mediante la asignación a cada fibra de un código binario de L bits que dependerá del conjunto de filtros situado en cada fibra. El bit i, 1 ≤ i≤ L del código tendrá un determinado valor (por ejemplo + 1) si el filtro centrado en la longitud de onda λ-, es sensible a un primer componente de polarización (por ejemplo p) y el valor opuesto (por ejemplo -
1 ) si el filtro centrado en la longitud de onda ¡ es sensible a un segundo componente de polarización (por ejemplo s). Por supuesto, el conjunto de filtros de cada fibra será tal que el código binario asignado a cada fibra sea diferente al código binario asignado al resto de las fibras.
En otras palabras, si cada filtro se caracteriza por un par longitud - polarización (lo que significa la longitud de onda en la que el filtro está sintonizado y la polarización a la que el filtro es sensible), la combinación de pares longitud de onda / polarización de cada conjunto de filtros situado en cada fibra es diferente de la combinación de pares longitud de onda / polarización del resto del conjunto de filtros situados en el resto de fibras.
2. La fuente de luz del reflectró metro situado en la Oficina Central 1 necesita ser sintonizable y capaz de enviar luz con los 2 componentes de polarización (o con uno de ellos como se expondrá más adelante). De esta manera, periódicamente, con un periodo T, la longitud de onda emitida por la fuente puede ser modificada. El pulso de luz (también llamado impulso) emitido por el reflectró metro durante un periodo de tiempo T centrado en la longitud de onda λ-, será reflejado por esos filtros ópticos de supresión de banda estrecha centrados en la misma longitud de onda λ-,. En el caso de la FBG, reflejará ambas polarizaciones y en el caso de la TFBG reflejará solo uno de los componentes de polarización de la longitud de onda λ-,. Si la TFBG es el p - TFBG 21 Op reflejará solo el componente p y si es un s - TFBG 21 Os, reflejará solo el componente s.
3. El receptor del reflectrómetro necesita también ser sensible a la longitud de onda y a la polarización. Cuando recibe los ecos con solo un componente de polarización, generará una respuesta que será mapeada en un determinado valor (por ejemplo y cuando reciba un eco con el componente de polarización opuesto generará una respuesta que será mapeada en un valor diferente (por ejemplo "- 1 ").
La solución propuesta funciona cuando se utiliza para la supervisión y vigilancia de fibras punto a punto. Las respuestas obtenidas a partir de una secuencia de pulsos de longitud de onda emitidos por el reflectrómetro sensible a la polarización sintonizable pueden ser mapeadas automáticamente con la hebra de fibra respectiva, lo que significa que esta fibra está funcionando correctamente. Y la falta de respuestas, a la distancia esperada, a la secuencia de los pulsos de longitud de onda enviados por el reflectrómetro, apunta a la existencia de un fallo en esa fibra.
Y también funciona para las redes de acceso de fibras punto a multipunto. Con la solución propuesta, cuando no hay fallo en una fibra, habrá una respuesta para todos los pulsos de longitud de onda emitidos en solo un punto, el punto situado en una rama conocida de la infraestructura de acceso óptica punto a multipunto en la que el código correcto compuesto por un conjunto de 220 de p - TFBGs 21 Op y s - TFBGs 210s ha sido instalado. Intercambiando todos los códigos de una infraestructura de acceso óptico punto a multipunto, los operadores detectarán cuáles son las ramas que están funcionando correctamente sin fallos y detectará también por la ausencia de respuesta en el emplazamiento esperado, cuál de ellas tiene problemas. En caso de fallo, el eco será el mismo para todos los pulsos de longitud de onda emitidos y para todas las polarizaciones. Un eco situado a la misma distancia, diferente a la esperada, que en este caso debido al fallo contiene ambos componentes de polarización.
Por tanto, la invención propuesta mitiga el problema de incertidumbre que existe en las soluciones reflectrométricas actuales. Sin embargo, en algunos casos, cuando hay muchos conjuntos de filtro 220 situados a la misma distancia de la Terminación de la Línea Óptica de la Oficina Central 1 OLT 4, la solución sugerida no es suficiente. En esos casos, el problema de la incertidumbre puede ser suprimido completamente por medio del envío de una secuencia binaria de elevada autocorrelación y muy baja correlación transversal, como la Secuencia Binaria
Pseudoaleatoria (PRBS), 400, desde el transmisor 310 del reflectrómetro polarizable sensible a la polarización. Con el fin de detectar si una fibra 6 en una rama de una red de acceso de fibra punto a multipunto está funcionando de manera apropiada, cada chip de la PRBS 400 enviado por el reflectrómetro 300 usará una
longitud de onda, incluida la polarización, de el mismo conjunto de longitudes de onda y polarizaciones utilizado en el conjunto de filtros 220 instalado en esa fibra.
Los conceptos de "chip" y "bit" son términos análogos para referirse a una unidad de una secuencia binaria. El término chip es utilizado para una primera secuencia binaria que se utiliza con respecto a una segunda secuencia binaria (por ejemplo, para codificar dicha segunda secuencia binaria) con un tiempo de bit mucho más largo que la primera. El término "chip" es utilizado para distinguir del término "bit" de la segunda secuencia binaria.
La PRBS 400 utilizada necesita disponer de un elevado pico de autocorrelación y una correlación transversal muy baja. Por tanto, será posible identificar la reflexión que procede del conjunto de filtros 220 de destino (la fibra de destino dentro de la rama de destino) y cuando un eco procedente de la reflexión sobre el conjunto de fibras 220 de destino corresponde con cada chip de la secuencia PRBS 400 emitida y excede el umbral de correlación utilizado por el receptor 311 del reflectró metro 300 sintonizable sensible a la polarización, se podrá determinar que no ha habido fallo en dicha fibra. En una forma de realización, la reflexión es analizada y comparada con la secuencia PRBS emitida en un tiempo predefinido para cada fibra (el tiempo en el que la señal reflejada por el conjunto de filtros debe ser recibida de acuerdo con la distancia a la que el conjunto de filtros está situado dentro de dicha fibra). La descripción técnica de la solución propuesta anteriormente será a continuación expuesta de forma detallada en diversas formas de realización propuestas.
La invención propuesta consiste en la codificación de cada fibra con un conjunto 220 de filtros, los cuales pueden ser o bien los p - TFBGs 210p o s - TFBGs 210s, dispuestos aproximadamente de en el mismo punto, como se muestra en la Figura
5.
En las figuras 5, 6, 7 y 8 A,¡ se refiere a un filtro TFBG para el componente de polarización p centrado en la longitud de onda λ-, y ,¡ se refiere a un filtro TFBG
para un componente de polarización s centrado en la longitud de onda λ,.
Cada filtro del conjunto 220 de filtros utilizados para codificar una fibra estará sintonizado en una longitud de onda diferente. Cualquier conjunto de longitudes de onda podría ser utilizado. En una forma de realización, se utiliza un conjunto de longitudes de onda compuesto por la banda U (1265 nm - 1675 nm), la cual es la banda de longitud de onda reservada por las Organizaciones de Definición de Estandarización (SDOs) para la supervisión de la planta exterior óptica.
En una forma de realización, si el operador tiene que desplegar un número de M x N fibras ópticas (como el ejemplo mostrado en la figura 2), se utilizarán L longitudes de onda con fines de supervisión, donde L se define como:
Donde Π representa el límite entero superior más próximo al logaritmo binario del número M x N.
Esto es, en esta forma de realización, el valor mínimo de L es Hog2 (M x N)~\ pero se puede utilizar un valor mayor de L.
A modo de ejemplo, si un operador de Telecomunicaciones tiene que desplegar sesenta y cuatro fibras (M x N = 64) requerirá solo L = 6 longitudes de onda ({λ^ λ2, λ3, λ4, λ5, λ6}) para vigilar el estado de todo el conjunto de sesenta cuatro fibras ópticas. Cada fibra 6 en un determinado punto, tendrá un conjunto 220 de L p - TFBGs 21 Op y / o s - TFBGs 21 Os, estando cada filtro centrado en una de las longitudes de onda del conjunto de longitudes de onda, como se muestra en la Figura 5.
Cada uno de estos conjuntos de filtros 220 será traducido en un código binario único. Para hacerlo, por ejemplo, como se muestra en la figura 5, un + 1 estará asociado con un filtro de polarización p y a - 1 un un filtro de polarización s. Utilizando dicho esquema de código, por ejemplo, en la figura 5, la fibra superior tendrá un conjunto de p - TFBG filtros que se corresponderá con un código binario
+1 , +1 , +1 , +1 , +1 , +1 ; la tercera fibra tendrá un conjunto de TFBG filtros (todos los filtros p excepto el segundo) que se corresponderá con un código binario +1 , -1 , +1 , +1.+1. +1 y así sucesivamente. Por supuesto es posible otra codificación, por ejemplo utilizando 0 y 1 en lugar de +1 y -1.
Utilizando este sistema de codificación basado en un banco 220 de filtros TFBG y de un reflectrómetro sintonizable sensible a la polarización, la emisión de un tren de pulsos de luz, cada uno centrado en una longitud de onda diferente, generará una secuencia de respuestas o ecos procedentes de cada fibra óptica. La respuesta o eco a un pulso de longitud de onda reflejado por un filtro p - TFBG 21 Op sintonizado en la misma longitud de onda incluirá solo los componentes de polarización del componente p, mientras que el eco procedente de un pulso de longitud de onda reflejado por el filtro s - TFBG 210s sintonizado en la misma longitud de onda incluirá solo un componente de polarización, el componente s. Por tanto, si el receptor del reflectrómetro es sensible a la polarización, proporcionará una respuesta diferente en el caso de que el eco recibido proceda de la reflexión en un p - TFBG 21 Op de la respuesta en el caso de que el eco proceda de la reflexión en un s - TFBG 210s. El reflectrómetro puede conocer la distancia a la que cada conjunto de filtros de cada fibra está situado (por ejemplo, porque puede ser registrada por los equipos de la Planta Exterior del Operador durante la fase de lanzamiento).
Las Figuras 6 y 7 muestran un diagrama de bloques de una Red de Acceso Óptico utilizando un reflectrómetro 300 de acuerdo con una forma de realización de la presente invención, en diferentes escenarios. En los ejemplos mostrados, se supone que solo se utiliza un conjunto de 3 filtros (3 longitudes de onda) y se muestran 3 fibras i, j y k. El conjunto 220 de filtros para cada fibra se muestra en las figuras. En estas fibras el conjunto de filtros está situado a la distancia Di, Dj, Dk, respectivamente de la Oficina Central (y por tanto, del reflectrómetro).
El reflectrómetro 300 incorporará un transmisor 310, un receptor 311 y un bloque 312 que controla los transmisores y el receptor del reflectrómetro 300 sintonizable sensible a la polarización. Un circulador 320 y una estructura de distribución Óptica
Automatizada 8 (el cual permite que el mismo sistema de supervisión basado en reflectrometría pueda ser compartido entre los múltiples árboles de la PON desplegados desde la misma Oficina Central) también se muestran en las figuras. En la figura 6, se supone que no hay fallos. La emisión de un tren de pulsos de luz, cada uno centrado en una longitud de onda diferente, generará, por tanto, una respuesta de eco (recibida en el reflectró metro) como se muestra en la tabla 1.
Tabla 1
Por tanto, traduciéndolo al código binario, el eco recibido a la distancia Di es +1 , +1 , +1 ; el eco recibido a la distancia Dj es +1 , -1 , +1 y el eco recibido a la distancia Di es +1 , +1 , -1.
En la figura 7, se supone que hay un fallo en la fibra k a una distancia DF. La emisión de un tren de pulsos de luz, cada uno centrado en una longitud de onda diferente generará por tanto una respuesta de eco (recibida en el reflectró metro) como se muestra en la tabla 2.
Tabla2
No habrá eco desde la fibra k a la distancia Dk ya que el pulso no llega hasta dicha distancia y a una distancia DF todas las longitudes de onda y todas las polarizaciones serán reflejadas debido al fallo.
Por tanto, traduciéndolo al código binario, el eco recibido a la distancia Di es +1 , +1 , +1 y el eco recibido a la distancia de j es +1 , -1 , +1. El eco recibido a la distancia Dk no se corresponderá con ninguna secuencia binaria ya que la respuesta incluye ecos para la polarización p y la polarización s.
Por tanto, cuando hay una respuesta a una determinada distancia desde la oficina central (CO) sobre los pulsos de longitud de onda emitidos, polarización incluida, que compone el código asignado a una determinada fibra (que, de acuerdo con lo manifestado con anterioridad, dependerá del conjunto de filtros de dicha fibra) significa que no hay fallo en dicha fibra.
Esto es, en una forma de realización, con el fin de saber si ha habido un fallo en una fibra determinada, la señal recibida en un tiempo predefinido para cada fibra (el tiempo en el que la señal reflejada por el conjunto de filtros debe ser recibida de acuerdo con la distancia a la que está situado el conjunto de filtros en dicha fibra) se traduce a un código binario que se obtiene mediante la asignación acada bit i, 1 ≤ i≤ L, de un primer valor si la señal recibida en la longitud de onda ¡ presenta un
primer componente de polarización y de un segundo valor si la señal reflejada en la longitud de onda λ-, presenta un segundo componente de polarización, se compara dicho código binario con el código binario asignado a dicha fibra y se determina que hay un fallo en dicha fibra si los códigos no se corresponden.
Esta es la manera más simple de verificar la fibra. Como se mostrará más adelante, el uso de las secuencias PRBS con una elevada autocorrelación y una correlación transversal muy baja será más segura y menos ambigua. Es enviada una secuencia de pulsos diferentes, cada una identificada con una longitud de onda y una polarización. Todos aquellos filtros que presentan un componente de polarización en la misma longitud de onda y polarización que aquellos pulsos emitidos, enviarán ecos. Pero solo habrá una fibra que enviará ecos en el mismo emplazamiento para todos los pulsos emitidos desde el transmisor del reflectro metro
En el caso ilustrado en las figuras 6 y 7, el código asignado a la fibra 1 será +1 , +1. +1 , el código asignado a la fibra j será +1 , -1 , +1 y el código asignado a la fibra k será +1. +1. -1. En el caso de la figura 6, cuando el eco recibido a las fibras correspondientes a las distancias se corresponde con dichos códigos, ello significa que no hay ningún fallo en ninguna de las fibras mostradas.
Cuando no hay respuesta a la misma distancia de la CO sobre cualquier pulso de longitud de onda emitido, incluida la polarización, que compone el código asignado a esa fibra, eso significa que existe un fallo en esa fibra y el análisis de los ecos recibidos informará acerca de las características del fallo. En el caso de la figura 7, dado que no existe ninguna respuesta de eco recibida a la distancia k que se corresponda con el código de la fibra k, ello significa que existe un fallo en la fibra k. La Figura 8 muestra el escenario en el que hay dos fibras (i y k) con su correspondiente conjunto de filtros 220 situado a la misma distancia de la Oficina Central 1 (desde el reflectro metro). La emisión de un tren de pulsos de luz, cada uno centrado en una longitud de onda diferente generará, por tanto, una respuesta de eco (recibida en el reflectro metro) como se muestra en la tabla 3 si no hay
ningún fallo en ninguna de las fibras.
Tabla 3
Si hay un fallo en alguna de las fibras, dado que cada conjunto de filtros 220 está compuesto por filtros TFBG sintonizados en longitudes de onda y polarizaciones diferentes, el receptor situado en la Oficina Central 1 recibirá la frecuencia correcta de ecos situados en la posición correspondiente a la distancia del conjunto de filtros, solo en el caso de la fibra no rota. Y en el caso de la fibra 6 dañada, la respuesta a la secuencia global del pulso de longitud de onda será siempre de ecos que incluyan ambos componentes de polarización (de forma que la respuesta no se mapeará en el código binario asignado a dicha fibra) y estará situada en la posición correspondiente a la distancia del fallo (DF) que será una posición diferente de la del conjunto de filtros 220 asignado a esa fibra.
La solución propuesta en el párrafo anterior mitigará por lo tanto el problema de la incertidumbre. Sin embargo, en el caso de que existan muchos diferentes conjuntos de filtros 220, cada uno situado en ramas diferentes de la red de acceso óptica punto a multipunto pero todos ellos a la misma distancia, OLT, de la Oficina Central, la solución propuesta no es suficiente.
En ese caso, en una forma de realización de la presente invención se propone un mecanismo para eliminar completamente el problema de la incertidumbre usando un conjunto de filtros 220 por medio de la utilización de las secuencias PRBS 400 (Secuencias Binarias Pseudoaleatorias, del inglés Pseudorandom Binary
Sequences) en el transmisor 310 del reflectró metro sintonizable sensible a la polarización. Cada uno de los chips de una PRBS 400 será mapeado en una longitud de onda con los componentes de polarización correctos (p o s), como los filtros 21 Op y / o 21 Os que componen el conjunto de filtros 220 en la rama que debe ser vigilada. Para cada rama cuyo estado se desea confirmar, el transmisor del reflectrómetro debe enviar una secuencia, en la que cada chip sea transmitido utilizando aquellas longitudes de onda ye aquellos componentes de polarización utilizados por el filtro de la rama de destino. Utilizando las secuencias PRBS 400 con un pico de autocorrelación elevado y una correlación transversal muy baja, será factible identificar la respuesta procedente del conjunto de filtros 220 correcto. Para hacerlo, secuencias PRBS como secuencias GOLD, secuencias cuasi - GOLD o conjuntos complementarios de secuencias Kassami pueden ser utilizadas porque todas ellas son secuencias PRBS 400 de longitud máxima con unas propiedades de autocorrelación elevada y correlación transversal muy baja, lo que en combinación con el código binario implementado por un conjunto de filtros 220, genera una traza o signatura específica diferente de otras ramas.
No es necesario utilizar la misma secuencia PRBS para todas las fibras. La misma secuencia puede ser utilizada (el mapeo de sus chips debería ser mapeado en longitudes de onda y polarizaciones utilizadas por la fibra sometida a prueba), pero es posible utilizar frecuencias diferentes por cada fibra (siempre mapeando sus chips en longitudes de onda y polarizaciones utilizadas por la fibra sometida a prueba). En las figuras 9 y 10 se muestra un diagrama de bloques del transmisor (310) y del receptor (311), respectivamente del transmisor del reflectrómetro sintonizable sensible a la polarización utilizado en esta forma de realización de la invención. Las trayectorias ópticas están trazadas en líneas de trazo continuo y las trayectorias eléctricas están trazadas en líneas de trazo discontinuo.
Con el fin de implementar la solución propuesta el transmisor 310b incluye una fuente de luz 410 de banda ancha. Un dispositivo de rejilla guía ondas en matriz (en inglés Arrayed Waveguide Grating, AWG) 41 1a divide la luz que procede de la fuente de luz 410 en diferentes componentes de luz, cada uno centrado en una
longitud de onda λ, (1≤ i≤ L) de un conjunto de longitudes de onda {λ^ λ2, ... λ|_} (el cual se corresponde con el conjunto de longitudes de onda de los filtros 21 Op y / o 210s incluidos en los conjuntos de filtros 220 situados a una determinada distancia en cada fibra, utilizados para codificar las fibras). Cada uno de estos componentes de luz λί procedentes de la AWG 411 a1 se divide mediante un combinador 412a de haces de polarización en dos componentes p y s ortogonalmente polarizados (λίρ y λί3). Una vez que la luz procedente de la fuente 410 es dividida en los componentes p y s para cada longitud de onda del conjunto de longitudes de onda, el transmisor 310 puede enviar una secuencia de longitudes de onda con la polarización correcta de acuerdo con una secuencia PRBS 400 la cual ha sido previamente mapeada en las longitudes de onda y polarizaciones que se corresponden con las longitudes de onda y polarizaciones utilizadas por el conjunto de filtros 220 utilizado para codificar la fibra 6 sometida a prueba. Por ejemplo, en el caso de que haya 64 fibras solo se necesitarán 6 (= log2 64) longitudes de onda diferentes (λ^ λ2, λ3, λ4, λ5, λ6) y cada fibra será marcada con un conjunto de 6 filtros de TFBG cada uno centrado en una de aquellas longitudes de onda. Por ejemplo de la forma siguiente: · La fibra número 1 será marcada con el conjunto de filtros: λι(β), λ2(3), λ3(3), λ4(ε), λ5(3), λ6(3), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , -1 , -1 , -1}.
• La fibra número 2 será marcada con el conjunto de filtros: λι(β), λ2(ε), λ3(3), λ4(ε), λ5(3), λ6(ρ), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , -1 , -1 , +1}.
• La fibra número 3 será marcada con el conjunto de filtros^^s), λ2(ε), λ3(3), λ4(ε), λ5(ρ), λ6(3), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , -1 , +1 , -1}.
• La fibra número 4 será marcada con el conjunto de filtros^^s), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ε), λ5(ρ), λ6(ρ), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , -1 , +1 , +1}.
• La fibra número 5 será marcada con el conjunto de filtros: λι(β), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ρ), λ5(3), λ6(3), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , +1 , -1 , -1}. · La fibra número 6 será marcada con el conjunto de filtros: λ^ε), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ρ), λ5(3), λ6(ρ), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , +1 , -1 , +1}.
• La fibra número 7 será marcada con el conjunto de filtros^^s), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ρ), λ5(ρ), λ6(3), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , +1 , +1 , -1}.
• La fibra número 8 será marcada con el conjunto de filtros: λι(β), λ2(3), λ3(3), λ4(ρ), λ5(ρ), λ6(ρ), lo que representa el código binario {-1 , -1 , -1 , +1 , +1 , +1}.
• La fibra número 9 será marcada con el conjunto de filtros: λ^ε), λ2(3), λ3(ρ), λ4(ε), λ5(3), λ6(3), lo que representa el código binario {-1 , -1 , +1 , -1 , -1 , -1}.
• La fibra número 63 será marcada con el conjunto de filtros: λ^ρ), λ2(ρ),
λ3(ρ), λ4(ρ), λ5(ρ), λ6(3), lo que representa el código binario {+1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1}.
• La fibra número 64 será marcada con el conjunto de filtros^ (p), λ2(ρ), λ3(ρ), λ4(ρ), λ5(ρ), λ6(ρ), lo que representa el código binario {+1 , +1 , +1 , +1 , +1 , +1}
Para cada fibra sometida prueba, el mapeo es llevado a cabo por el bloque 403. El bloque 312 del reflectrómetro controla la totalidad 310 del transmisor del reflectró metro 300 sintonizable sensible a la polarización. Para ese control la secuencia PRBS procedente del generador 401 de la PRBS es mapeada en un conjunto de longitudes de onda y polarizaciones de acuerdo con la información 402, que se compone de las longitudes de onda y las polarizaciones utilizadas por los filtros que componen el conjunto de filtros 220 utilizados por la fibra 6 que debe ser vigilada. El bloque 403 mapea la información 402 y la secuencia PRBS 400 y genera un conjunto de señales 404 eléctricas que controla los conmutadores ópticos 414 de activación - desactivación en las trayectorias de cada componente de polarización λ^ρ) y ^(s). En la figura 9 se muestra un posible ejemplo de las señales 404 eléctricas para un caso específico. De esta manera, durante cada periodo de chip Tc, solo una longitud de onda ¡ con una única polarización p o s, es enviada por el transmisor 310.
En el caso de utilización de secuencias GOLD, las cuales son un tipo de secuencias PRBS, un ejemplo de secuencia de una longitud de 31 chips es {+1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1 -1 +1 +1 -1 +1 -1 -1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 +1 +1 -1 -1 , -1}. Estas secuencias GOLD ofrecen una autocorrelación muy elevada y una correlación transversal muy baja con el resto de las 32 secuencias de códigos GOLD de 31 chips de la misma familia.
Cada chip de la secuencia PRBS debe ser mapeado en los conjuntos de longitud de onda y polarización utilizados por los filtros 220 que codifica o identifica la fibra sometida a prueba. Para efectuar dicho mapeo, para cada fibra que va a ser supervisada, cuando el chip presenta un valor de +1 , un pulso que utiliza una de las longitudes de onda que presenta la polarización correspondiente a +1 (polarización p en este ejemplo) en la fibra que va a ser supervisada será enviado con la correspondiente polarización y cuando el chip presenta un valor de -1 , un pulso que utiliza una de las longitudes de onda que presenta la polarización correspondiente a -1 (polarización s en este ejemplo), en la fibra que va a ser supervisada, será enviado con la polarización correspondiente. Por ejemplo, dicho mapeo se llevará a cabo de la siguiente manera, utilizando la misma codificación utilizada en el ejemplo de las 64 fibras mostrado con anterioridad.
En el caso de la fibra número 2, todos los chips +1 tendrán que ser mapeados en λ6(ρ), mientras que los chips -1 serían mapeados en cualquiera de las longitudes de onda y polarizaciones siguientes: λ^ε), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ε) o λ5(3). Por ejemplo, la secuencia Gold mencionada con anterioridad podría ser mapeada en la siguiente secuencia de longitudes de onda y polarizaciones para la fibra número 2: {λ6(ρ), λ6(ρ), λ6(ρ), λ6(ρ), λ6(ρ), , (s), λ2(ε), λ6(ρ), λ6(ρ), λ3(ε), λ6(ρ), λ4(ε), λ5(ε), λ6(ρ), , (s), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ε), λβ(ρ), λ5(ε), λβ(ρ), s), λβ(ρ), λβ(ρ), λβ(ρ), λ2(ε), λ6(ρ), λ6(ρ), λ3(ε), λ4(ε), λ5(ε)}, pero también sería válida cualquier otra combinación que mantuviera el mapeo +1 y -1.
En el caso de la fibra número 4, serían mapeados +1 chips en λ5(ρ) o λ6(ρ), mientras que los chips -1 serían mapeados en cualquiera de las longitudes de onda y polarizaciones siguientes^ (s), λ2(ε), λ3(ε) o λ4(ε).
En el caso de la fibra número 7, los chips +1 serían mapeados en cualquiera de las longitudes de onda y polarizaciones siguientes: λ4(ρ) o λ5(ρ), mientras que los chips -1 serían mapeados en cualquiera de las longitudes de onda y polarizaciones siguientes: λ^ε), λ2(ε), λ3(ε) o λ6(ε)
Y en el caso de la fibra número 8, los chips +1 serían mapeados en cualquiera de las longitudes de onda y polarizaciones siguientes: λ4(ρ), λ5(ρ) o λ6(ρ), mientras que los chips -1 serían mapeados en cualquiera de las
longitudes de onda y polarizaciones siguientes: λι (β), λ2(β) o λ3(β).
La desaparición de la incertidumbre basada en las secuencias binarias de autocorrelación elevada y correlación transversal baja funciona solo mientras que la fibra está codificada tanto con filtros p como con filtros s. Por tanto, los dos casos en los cuales las fibras están codificadas con solo un tipo de codificación, solo con filtros p o solo con filtros s (por ejemplo, las fibras 1 y 64 en el ejemplo anterior) no es posible utilizar la propuesta y el mapeo sugeridos. Por supuesto, el mecanismo de identificación de fibras en base a un conjunto de filtros 220 realizados o bien con filtros p o bien con filtros s puede ser utilizado también para la supervisión y vigilancia de las fibras. Para esas fibras (en las que se utilizan para la codificación solo p - TFBG o s - TFBG), puede ser utilizada una secuencia de longitudes de ondas y polarizaciones que se corresponda con las utilizadas para codificar la fibra (utilizando solo la polarización p en el caso de que la fibra tenga solo filtros p y utilizando solo la polarización s en el caso de que la fibra solo tenga filtros s). El único problema es que dichas secuencias no tendrán unas propiedades de autocorrelación tan altas y unas propiedades de correlación transversal tan bajas como las secuencias utilizadas para el resto de las fibras. Por ejemplo, para la fibra 1 del ejemplo mencionado con anterioridad, puede ser utilizada la siguiente secuencia aleatoria : { 6(s), 6(s), 6(s), 6(s), 6(s), λι (β), λ2(3), λ6(ε), λ6(ε), λ3(ε), λ6(ε), λ4(ε), λ5(ε), λ6(ε), , (s), λ2(ε), λ3(ε), λ4(ε), λ6(ε), λ5(ε), λ6(ε), λ^ε), λ6(3), λ6(3), λ6(3), λ2(3), λ6(3), λ6(3), λ3(3), λ4(ε), λ5(3)} lo que generaría un conjunto de 31 ecos, todos ellos situados en el mismo punto donde {k^ (s), 2(s), λ3(ε), λ4(ρ), λ5(3),λ6(3)} el conjunto de filtros 220 está situado en la fibra número 1 .
Podría ser utilizada una secuencia más corta con menos de 31 pulsos.
En otra forma de realización, el conjunto de filtros utilizado para codificar las fibras siempre estará compuesto por filtros p y s, esto es, no hay ningún filtro codificado solo con filtros p o solo con filtros s. Esto reducirá el número de filtros que pueden ser vigilados (por ejemplo, en el caso de presentar 6 diferentes longitudes de onda (L = 6) solo 62 fibras serán vigiladas en lugar de 64) pero ello hará posible el uso de unas secuencias de autocorrelación elevadas y de correlación transversal bajas para todas las fibras reduciendo al mínimo los problemas de incertidumbre.
Los combinadores 413 de los haces de polarización combinan las señales de diferentes polarizaciones en la misma longitud de onda y un AWG 411 a2 combina todas las trayectorias de las longitudes de onda en una salida común que es inyectada en la red PON utilizando un circulador 320.
Dicha señal de salida solo será utilizada para someter a prueba una determinada fibra que se corresponda con la secuencia PRBS, para así comprobar diferentes ramas, serán generadas diferentes señales de salida.
El receptor 311 del reflectrómetro 300 sintonizable sensible a la polarización divide la señal óptica recibida (recibida de un circulador 320) en componentes de longitudes de onda (uno para cada longitud de onda {λι , λ2,... λ|_}), por medio de un AWG 41 1 b. A su vez, cada una de las longitudes de onda recibidas λι(1≤ i≤ L) es dividida en sus componentes de polarización (λίρ γ λί3) utilizando los divisores del haz de polarización (PBS, del inglés Polarization Beam Splitters) 412b. Ambas salidas procedentes de cada PBS 412b son enviados a los detectores 415 ópticos. La señal 418 de salida (418¡p la salida procedente del detector 415 para λίρ y la salida procedente del detector óptico 415 para λί3 con 1 ≤ i ≤ L) procedente de cada detector 415 óptico es comparada por medio de los comparadores 416 con un nivel
417 de umbral (417¡p para λίρ 417¡s para λί3) controlado por el bloque 423. Dicho umbral podría ser el mismo para todas las longitudes de onda y polarizaciones, pero también podría ser ajustable y diferente para cada una de las longitudes de onda y polarizaciones. En el caso de que la salida procedente del detector 415 óptico exceda del nivel de umbral, se generará un símbolo o por el comparador y será almacenado en el bloque 422.
En una realización si para la misma longitud de onda se da un +1 y un -1 a la vez (es decir, la salida para ambas polarizaciones excede el umbral), se da un error y no se almacena ningún símbolo en el bloque 422.
En la figura 10 se muestra un posible ejemplo de la salida 421 del comparador para un caso específico. El bloque 422 almacena la secuencia de símbolos o por cada longitud de onda y polarización. El bloque 423 controla un conmutador 424 el cual selecciona de acuerdo con la secuencia PRBS 400 la salida procedente del bloque 422. La salida del conmutador 424 es una secuencia que es correlacionada
con la PRBS 400, procedente del generador 401 de la PRBS, en un correlacionador
425. Esto es, dependiendo de la PRBS y de la longitud de onda y la polarización usadas para transmitir esa PRBS, el bloque 423 se dirigirá a través del conmutador
424 a aquellas posiciones del bloque 422 (básicamente utilizando una memoria en la que cada bit se corresponde con una longitud de onda, una polarización y una posición de la secuencia) y extrae los bits de la secuencia que deben ser relacionados con la PRBS emitida. La señal emitida procedente del correlacionador
425 es comparada con un nivel de detección de umbral situado en el comparador
426. Si la señal de salida del correlacionador excede del umbral de detección, ello significará que la respuesta correspondiente del conjunto correcto de filtros 220 ha sido recibida y que la fibra 6 sometida a prueba es correcta hasta la posición en la que el conjunto de filtros 220 está situado.
En el caso de que durante el despliegue del cable de fibras ópticas 1000 aparezca un desplazamiento de fase entre el eje de referencia de los filtros TFBG 210 y el eje de referencia del reflectró metro 300 sintonizable sensible a la polarización, el desplazamiento de fase puede ser resuelto teniendo en cuenta simultáneamente dos secuencias procedentes del bloque 422, la secuencia que se corresponde con el conjunto emitido por longitudes de onda y polarizaciones (por ejemplo {λ1 ρλ23,λ33 ■■■ ,λ(_-ΐ)ρ, s}) y su secuencia opuesta (esto es {λΐ3λ2ρ, λ3ρ ... ,λ^-ι^, λ|_ρ}). Ambas tendrán que estar correlacionadas con la secuencia PRBS 400 si al menos en un caso el resultado de la correlación excede el nivel de umbral, la fibra 6 sometida a prueba funciona correctamente. Esto es, en el caso de un desplazamiento de fase, si los conjuntos de los filtros 200 han sido implementados durante el proceso de fabricación de la fibra, ese desplazamiento de fase afectará a todos ellos de la misma manera y ese desplazamiento puede ser detectado y compensado. En el caso que de los conjuntos de filtros 220 hayan sido insertados, el desplazamiento de fase afectaráo entre esos pares de filtros complementarios (esto es aquellos en los que para cada TFBG en la misma longitud de onda, tengan polarizaciones opuestas) y con la solución propuesta e información del emplazamiento de los filtros 220 (registrados durante el despliegue del cable de fibra) el efecto de desplazamiento de fase puede ser corregido. caso de que no haya respuesta en la salida del comparador 426 (esto es, la
señal de salida del correlacionador 425 no excede el umbral), eso significa que la fibra 6 sometida a prueba presenta un problema (un fallo) localizado entre la Oficina Central 1 y la localización del conjunto de filtros 220 de la fibra. En ese caso, el conjunto de señales 418 que se corresponde con las longitudes de onda y las polarizaciones utilizadas por el conjunto de filtros 220 de la fibra 6 sometida a prueba, será utilizado por un reflectrómetro de dominio temporal convencional (uno eléctrico) para determinar dónde está localizado el problema. Esto es, si el fallo de la fibra está localizado entre la Oficina Central 1 y el conjunto de filtros 220 utilizado para codificar esa fibra, la reflexión tendrá lugar antes de la localización del conjunto de filtros 220 y la reflexión afectará a cualquier componente de longitud de onda y polarización emitido por el reflectrómetro. En ese caso, analizando los ecos recibidos de la misma manera que lo hace un reflectrómetro convencional y teniendo en cuenta las respuestas procedentes de los filtros 220 restantes, es posible aislar y localizar el problema.
Y de manera simultánea, si hay respuesta en la salida del comparador 426, el conjunto de señales 418 que son complementarias de las longitudes de onda y polarizaciones utilizadas por el conjunto de filtros 220 de la fibra 6 sometida a prueba (esto es, si el conjunto de filtros 220, para la longitud de onda ¡ refleja la polarización p, la señal para la polarización s, 418¡s, debe ser considerada para este propósito y viceversa) puede ser utilizada para detectar los fallos más allá de la posición del conjunto de filtros 220 en la fibra 6 sometida a prueba. Al hacerlo, ese conjunto de señales será utilizado por un reflectrómetro de dominio temporal convencional (uno eléctrico) para determinar dónde está localizado más allá del conjunto de filtros 220, el problema.
Esto es, si el problema está situado más allá del conjunto de filtros 220 usado para codificar una fibra, ese conjunto de filtros 220 reflejará algunos componentes de polarización y dejará pasar a través de dicho conjunto los componentes de polarización opuestos, eso más tarde será reflejado por un fallo de la fibra (si lo hay). De esta manera, ese fallo generará un eco para los conjuntos de polarizaciones complementarios que con la solución sugerida serán detectados por el reflectrómetro 300b. Por ejemplo, si una fibra está codificada o etiquetada por el conjunto de filtros 220 {λι(ρ), λ2(ε), λ3(ρ), λ4(ε), λ5(ρ), λ6(ε)}, ese conjunto de filtros
reflejará todos esos componentes de polarización pero, a su vez, dejará pasar a través de ellos el resto de componentes de polarización (esto es, {λι (β), λ2(ρ), λ3(3), λ4(ρ), 5(s), λ6(ρ)} ) que más tarde será reflejado por el fallo localizado más allá del conjunto de filtros 220. De esta manera, el reflectometro 300 aparte del eco que se corresponde con la reflexión de los componentes de polarización comprendidos por el conjunto de filtros 220 en el punto en el que este conjunto de filtros 220 está situado, detectará también un eco adicional debido a la reflexión de las polarizaciones complementarias en un punto situado más allá de la localización del conjunto de filtros 220.
En la mayoría de las formas de realización se presentó una comparación de código binario, pero resultará evidente para el experto en la materia que pueden ser utilizados otros tipos de técnicas conocidas para detectar y localizar el fallo del sistema propuesto por la presente invención sin apartarse del alcance de la misma.
Resumiendo, la presente invención describe un procedimiento y un sistema para la detección y localización de fallos en fibras ópticas desplegadas que resuelven algunos de los problemas encontrados en los sistemas técnicos anteriores y consiguen diversas ventajas técnicas. Proporciona un mecanismo para la identificación de las fibras ópticas desplegadas, el etiquetado de cada fibra con un código implementado por medio de un conjunto de filtros ópticos de banda suprimida selectivos en polarización, cada uno sintonizado en una longitud de onda diferente. Este esquema de codificación que puede ser mapeado en un código binario diferente para cada fibra, permite la identificación de cada fibra dentro del cable de fibras ópticas o de la red y permite la automatización de la supervisión de la planta óptica por medio de reflectrometría, por ejemplo, enlazando los códigos de color de las fibras con los códigos mencionados con anterioridad en base a los filtros ópticos de banda suprimida. En otras palabras, las formas de realización de la invención divulgan un procedimiento y un sistema para la supervisión del plan de fibras ópticas en base a un único código por fibra implementado por medio de un conjunto de filtros pasivos ópticos sensibles a la longitud de onda y la polarización y a un sistema específico reflectrómetrico sensible a la polarización y sintonizable que interactúa con los
filtros pasivos ópticos sensibles a la polarización y a la longitud de onda de la fibra por medio de unas secuencias binarias pseudoaleatorias de autocorrelación elevada y de correlación transversal baja. La fibra 6 es codificada por medio de un conjunto de filtros de supresión de banda estrecha ópticos en cascada, cada uno sintonizado en una longitud de onda central diferente y sensible a la polarización. Cada fibra de un cable de fibras ópticas será codificado mediante un conjunto de filtros L de este tipo. En una forma de realización, los filtros sensibles a la polarización de banda estrecha ópticos mencionados con anterioridad son implementados por medio de filtros TFBG 210 pero pueden ser utilizados otros tipos de filtros. Estos conjuntos de filtros 220 pueden ser implementados en la fibra 6 durante el proceso de fabricación del cable de fibras ópticas 1000 evitando cualquier problema debido a la rotación de los planos de la polarización durante el despliegue del cable de fibras ópticas 1000. Para aprovechar la solución propuesta es necesario un nuevo tipo de reflectrómetro óptico el cual será un reflectrómetro 300 sintonizable sensible a la polarización, como ha sido descrito en los párrafos anteriores.
El conjunto de filtros 220 podría ser también implementado por medio de un dispositivo pasivo conectable que incluyera un conjunto de L filtros TFBG 210 en cascada cada uno sintonizado con su correspondiente longitud de onda y polarización. En este caso, el receptor 311 b del reflectrómetro 300 sintonizable y sensible a la polarización que vigila de manera simultánea ambos componentes de polarización para cada longitud de onda, como se ha descrito en los párrafos anteriores, puede resolver los problemas de incertidumbre debidos a la rotación del plano de polarización. En los casos de dos ramas con códigos complementarios (esto es, para cada código de longitud de onda "+ en una fibra es en la otra fibra y en la primera fibra es un en la segunda), solo si hay dos fallos (uno en cada fibra) a exactamente la misma distancia de la OLT, los problemas de la incertidumbre no pueden ser resueltos.
Combinando ambos mecanismos, la codificación de las fibras por medio de los filtros sensibles a la longitud de onda y a la polarización y el reflectrómetro sintonizable sensible a la polarización, es posible la automatización de la
supervisión de la infraestructura de fibras punto a punto. Con el fin de resolver cualquier problema de ambigüedad, como los relacionados con respecto a las redes ópticas pasivas punto a multipunto, el reflectró metro 300 sintonizable sensible a la polarización necesita unos mecanismos adicionales como los basados en el salto de longitud de onda (del inglés wavelength hopping), controlado por una secuencia
PRBS 400 como se ha descrito en el párrafos anteriores.
Por tanto, la invención propuesta mejora el rendimiento de los sistemas basados en reflectró metría actualmente utilizados para redes de acceso óptico pasivas punto a multipunto. La codificación de las fibras implementada a través de un conjunto de filtros ópticos de banda suprimida selectiva de polarización, cada uno sintonizado en una longitud de onda central diferente, además de un reflectrómetro óptico sensible a la polarización que puede utilizar el salto de longitud de onda, proporciona un mecanismo de la desaparición de la incertidumbre que permite una localización unívoca del punto donde el desperfectos se encuentra.
El etiquetado de las fibras de un código compuesto por unos filtros ópticos de banda suprimida simplifica el transporte óptico y las operaciones y el soporte de la estructura de acceso y proporciona un mecanismo de desaparición de la incertidumbre para las redes de acceso PON. Por tanto, la solución propuesta reducirá el coste de la supervisión de la Planta Exterior Óptica, el cual es muy alto debido a los condicionamientos de las soluciones actualmente disponibles.
La persona experta en la materia advertirá sin dificultad que diversos procedimientos descritos con anterioridad pueden ser llevados a cabo por ordenadores programados. En la presente memoria, algunas formas de realización están también destinadas a amparar los dispositivos de almacenamiento de programas, por ejemplo, medios digitales de almacenamiento de datos, los cuales son programas de instrucciones ejecutables por ordenador o ejecutables por máquinas de codificación y legibles por ordenador o por máquina, en los que dichas instrucciones lleven a cabo algunas o todas las etapas de dichos procedimientos descritos con anterioridad. Los dispositivos de almacenamiento de programas pueden ser, por ejemplo, memorias digitales, medios de almacenamiento magnéticos, como por ejemplo discos magnéticos y cintas magnéticas, unidades de
disco duro o medios digitales de almacenamiento de datos legibles ópticamente. Las formas de realización están también destinadas a amparar los ordenadores programados para ejecutar dichas etapas de los procedimientos descritos con anterioridad.
La descripción y los dibujos simplemente ilustran los principios de la invención.
La presente invención ha sido descrita con referencia a formas de realización específicas, debe entenderse por parte de los expertos en la materia que pueden llevarse a cabo los anteriores y diversos cambios distintos, omisiones y adiciones en su forma detallada y precisa sin apartarse del alcance de la invención según se define por las reivindicaciones posteriores.
Así mismo, todos los ejemplos relacionados en la presente memoria tienen solo finalidad pedagógica para ayudar al lector a comprender los principios de la invención y los conceptos contribución del (de los) inventor(es) para ampliación de la técnica y deben ser interpretados sin finalidad limitativa a dichos ejemplos y condiciones específicamente relacionadas. Asimismo, todas las declaraciones de la presente memoria, dispositivos de principio, aspectos y formas de realización de la invención, así como sus ejemplos específicos están dirigidos a abarcar los equivalentes de la misma.
Se debe apreciar por parte de los expertos en la materia que cualesquiera diagramas de bloques insertos en la presente memoria representan vistas conceptuales de conjuntos de circuitos ilustrativos que incorporan los principios de la invención. De manera similar se debe apreciar que cualesquiera mapas de flujo, diagramas de flujo, diagramas de transición de estados, pseudocódigo y similares, representan diversos procesos que pueden ser sustancialmente representados en un medio legible por ordenador y así ejecutados por un ordenador o procesador, ya se hayan mostrado de manera explícita o no dichos ordenador o procesador.
Claims
1. Procedimiento de supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica, estando el procedimiento caracterizado por comprender las etapas de: a) asignar a cada fibra del conjunto de fibras un código binario único de L bits, en el que dicho código binario se define por un conjunto de L filtros ópticos sensibles a la polarización situados en cada fibra, estando cada filtro sintonizado en una longitud de onda diferente de un conjunto de longitudes de onda {λι , λ2..., λ|_}, siendo L un parámetro de diseño y siendo sensible a uno de dos componentes de polarización ortogonales, en el que cada bit del código binario está definido por el componente de polarización respecto del cual cada filtro del conjunto es sensible, siendo el código binario asignado a cada fibra diferente del código binario asignado al resto de las fibras del conjunto de fibras
b) inyectar una señal de luz diferente para cada fibra que va a supervisarse en una entrada de dicha Red Óptica, en el que dicha señal de luz es el resultado del mapeo de una secuencia binaria en pulsos de luz polarizados, estando cada pulso de luz polarizado centrado en una determinada longitud de onda del conjunto de L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra que va a supervisarse
c) para cada señal inyectada, recibir la señal de luz reflejada desde el conjunto de fibras mediante un receptor óptico sensible a la longitud de onda y a la polarización y
d) determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra en la que el fallo está localizado mediante el análisis de las señales de luz recibidas.
2. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la red óptica es una Red Óptica Pasiva.
3. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que L>=flog2 Si, siendo S el número de fibras ópticas que se está supervisando y
donde Π representa el límite entero superior más próximo al logaritmo binario de S.
4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde cada uno de los filtros del conjunto de filtros es un filtro de fibra de Rejillas de Bragg inclinadas.
5. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la secuencia binaria es una secuencia con una autocorrelacion elevada y una correlación transversal baja y la señal de luz polarizada inyectada es el resultado del mapeo de cada chip de dicha secuencia binaria en un pulso con una longitud de onda del conjunto de longitudes de onda y con el componente de polarización correcto de acuerdo con el conjunto de filtros de la fibra que va a supervisarse.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 en el que la secuencia binaria con autocorrelacion elevada y correlación transversal baja es una secuencia binaria pseudoaleatoria.
7. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la etapa de determinación de si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra en la que el fallo está localizado comprende la traducción de la señal de luz reflejada para cada señal inyectada en una secuencia binaria y la comparación de dicha secuencia binaria recibida con la secuencia binaria utilizada en la señal inyectada.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7 en el que la traducción de la señal de luz reflejada en una secuencia binaria se lleva a cabo de acuerdo con las longitudes de onda y las polarizaciones utilizadas en la señal inyectada para cada fibra que va a ser supervisada.
9. Un sistema de supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red Óptica, estando el sistema caracterizado por comprender:
- unos conjuntos de L filtros situado un conjunto en cada fibra óptica del conjunto de fibras, estando cada filtro de cada conjunto sintonizado en una
longitud de onda diferente de un conjunto de las L longitudes de onda {λι , 2..., λ|_}, siendo L un parámetro de diseño y siendo sensible a uno de dos componentes de polarización ortogonales y en el que un código binario único de L bits es asignado a cada fibra, en el que cada bit del código binario está definido por el componente de polarización respecto del cual cada filtro del conjunto es sensible, siendo la secuencia de pares formada por la longitud de onda con la cual cada filtro de un conjunto está sintonizado y el componente de polarización respecto del cual cada filtro de un conjunto es sensible diferente a las secuencias en el resto del conjunto de filtros del resto de las fibras de forma que el código binario asignado a cada fibra es diferente del código binario asignado al resto de fibras del conjunto de fibras
- una fuente de emisión de luz configurada para inyectar una luz polarizada diferente para cada una de las fibras que van a supervisarse en una entrada de dicha Red Óptica, en el que dicha señal de luz es el resultado del mapeo de una secuencia binaria en pulsos de luz polarizada, estando cada pulso de luz polarizada centrado en una cierta longitud de onda del conjunto de L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra
-un receptor óptico sensible a la longitud de onda y a las polarizaciones configurado para recibir la señal reflejada para cada señal inyectada y para determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra en la que el fallo está localizado analizando la señal reflejada.
10. Sistema de acuerdo con la reivindicación 9 en el que la fuente de emisión de luz y el receptor óptico están colocalizados a la entrada de dicha Red Óptica.
1 1. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 9 a 10 en el que la red óptica es una Red Óptica Pasiva.
12. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 9 a 1 1 , en el que cada uno de los filtros del conjunto de filtros es un filtro de fibra de Rejillas
de Bragg inclinadas.
13. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 9 a 12, en el que el análisis de la señal reflejada para determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra en la que el fallo está localizado comprende la traducción de la señal de luz reflejada para cada fibra en una secuencia binaria y la comparación de dicha secuencia binaria recibida con la secuencia binaria utilizada en la señal inyectada.
14. Un dispositivo para la supervisión de un conjunto de fibras ópticas de una Red
Óptica en el que cada fibra del conjunto de fibras presenta un conjunto de L filtros en el que L es un parámetro de diseño, estando cada filtro sintonizado en una longitud de onda diferente de un conjunto de L longitudes de onda y siendo sensible a uno de dos componentes de polarización ortogonales y en el que un código binario único de L bits es asignado a cada fibra, en el que cada bit de un código de binario está definido por el componente de polarización respecto del cual es sensible el filtro del conjunto, siendo el código binario asignado a cada fibra diferente del código binario asignado al resto de fibras del conjunto de fibras, estando el dispositivo caracterizado por comprender:
- una fuente de emisión de luz configurada para inyectar una señal de luz polarizada diferente para cada una de las fibras que van a ser supervisadas en una entrada de dicha Red Óptica, en el que dicha señal de luz es el resultado de mapear una secuencia binaria en pulsos de luz polarizada, estando cada pulso de luz polarizada centrado en una determinada longitud de onda del conjunto de L longitudes de onda y presentando una polarización que dependerá del código binario asignado a cada fibra
- un receptor óptico sensible a la longitud de onda y a las polarizaciones configurado para recibir la señal de luz reflejada para cada señal inyectada y para determinar si ha habido un fallo en el conjunto de fibras y la fibra donde está localizado el fallo mediante el análisis de la señal reflejada.
15. Un producto de programa informático que comprende un código de programa
informático adaptado para llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando dicho código de programa es ejecutado en un ordenador, un procesador digital de la señal, una FPGA, un circuito integrado específico de aplicación, un microprocesador, un microcontrolador u otra forma de hardware programable.
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