ES2390035A1 - Método y sistema de medida de relación señal a ruido óptica. - Google Patents
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-
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Abstract
Método y sistema de medida de relación señal a ruido óptica que comprende: medios de dispersión de polarización (102), medios de análisis de polarización (103), medios de análisis espectral (104) y medios de computación, y que permite aumentar la velocidad y estabilidad de la medida al simplificar la búsqueda de la polarización del elemento polarizador (103) con la cual se elimina la componente de señal y se mantiene el ruido.
Description
- MÉTODO Y SISTEMA DE MEDIDA DE RELACIÓN SEÑAL A RUIDO ÓPTICA
- 5
- CAMPO DE LA INVENCIÓN
- 10
- La presente invención se aplica al campo de las redes ópticas de comunicaciones, y más específicamente, a la monitorización de la relación señal a ruido óptica en dichas redes. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
- 15 2 o 2 5
- En la actualidad, la implementación en las redes de comunicaciones de tecnologías todo ópticas y la aplicación de formatos de modulación complejos que hacen uso explícito de la fase y la polarización ópticas permiten tasas de transmisión cada vez más elevadas. Además, la introducción de la conmutación óptica permite topologías configurables dinámicamente que incrementan la flexibilidad y la transparencia de las redes ópticas. En este entorno de redes ópticas dinámicas, es necesario disponer de herramientas para la monitorización inteligente del estado físico de la red y de la calidad de las señales, el diagnóstico y reparación autónomos de la red, la asignación dinámica de recursos y el re-direccionamiento del tráfico. Tradicionalmente, la monitorización en estas redes se reduce fundamentalmente a una mera gestión de alarmas, pero cada vez resulta más necesario poder dar a la red la capacidad para aislar la causa específica de un problema y su localización.
- 3 o
- El papel de esta monitorización es fundamental para mantener la calidad del servicio a tasas cada vez mayores. A tasas de 40Gb/s los canales de datos soportan un apreciable deterioro debido al impacto de la dispersión cromática, la dispersión del modo de polarización (PMD, del inglés "Polarization Mode Dispersion"), o los efectos no lineales, por ejemplo. Estas tasas de bit elevadas, unidas a menores espaciados entre canales ópticos, elevadas distancias de
- transmisión y la presencia de componentes complejos para la conmutación
- óptica o la compensación de dispersión elevan la sensibilidad de los canales de
- datos a elementos básicos como la temperatura, el envejecimiento de los
- componentes o las labores de mantenimiento en planta.
- 5
- Las labores de gestión y mantenimiento de las redes ópticas existentes
- actualmente implican importantes gastos de tiempo y personal. La introducción
- de nuevos nodos, o la actualización de enlaces ya existentes requieren de tareas
- intensivas de caracterización, medida y ajuste. Este escenario no es escalable a
- 1 o
- las redes de nueva generación, caracterizadas precisamente por sus
- capacidades dinámicas. El uso generalizado de nodos ópticos reconfigurables
- con capacidad de inserción y extracción (ROADM, del inglés "Reconfigurable
- optical add-drop multiplexer''), requiere de una gestión autónoma e inteligente de
- la red que diagnostique automáticamente la evolución de los parámetros físicos y
- 15
- proceda a interpretarla, re-direccionando el tráfico y asignando dinámicamente
- los recursos disponibles (canales de longitud de onda, ganancias en los
- amplificadores ópticos, sistemas de ecualización, sistemas de codificación de
- datos, sistemas para la determinación de rutas, ancho de banda de canal, etc.).
- 20
- El hecho de no requerir una detección e interpretación de los diversos
- canales de datos que circulan por una red para tener información de la eficiencia
- de la transmisión y tomar decisiones en tiempo real de forma autónoma,
- contribuye enormemente a la transparencia de las redes ópticas, y a permitir que
- aplicaciones diversas, con distintos requerimientos de calidad o tasa de bits, y
- 2 5
- haciendo uso de diversos formatos de modulación compartan el mismo medio
- físico de transmisión. Es por ello que las medidas de parámetros físicos de una
- red se impone poco a poco como solución para la monitorización de las
- prestaciones de las redes. La medida más habitual de este tipo es la
- denominada indistintamente cociente señal-ruido óptico o relación señal a ruido
- 3 o
- óptica (OSNR, "Optical Signal to Noise Ratio"). Este cociente establece la
- relación de magnitud entre el nivel de señal en un canal óptico y la intensidad de
- ruido óptico que queda incluida en el ancho de banda de dicho canal. El OSNR
- de un canal está directamente relacionado con la capacidad de reconocimiento
- de la información una vez detectada, lo que se mide habitualmente a través de la
- probabilidad de error de bit (BER, del inglés "Bit Error Rate") y que constituye la
- medida de calidad de los sistemas más generalizada en la actualidad. Se asume
- 5
- que el ruido óptico que se introduce en los canales de comunicaciones proviene
- fundamentalmente de sucesivas amplificaciones de las emisiones espontáneas
- (ASE, del inglés "Amplified Spontaneous Emision") en los amplificadores ópticos,
- habituales en las redes de larga distancia.
- 10
- Los primeros métodos de medida de OSNR utilizaban técnicas de
- interpolación para estimar el nivel de emisión espontánea amplificada (ruido
- ASE) en un canal óptico de señal a partir del nivel de dicho ruido ASE en otras
- bandas, en particular en la zona de espectro entre bandas donde no hay
- contribución espectral de señal. En sistemas de multiplexación densa en longitud
- 15
- de onda (DWDM, del inglés "Dense wavelength Division Multiplexing"), con tasas
- de transmisión elevadas en comparación con la separación entre canales
- ópticos, no es posible aplicar dichas técnicas de interpolación del ruido ASE: En
- primer lugar, los diversos canales pueden recorrer distintas trayectorias en la red,
- y atravesar distintos amplificadores ópticos, por lo que el nivel de ruido ASE
- 2 o
- puede variar de unos canales a otros. En segundo lugar, la señal óptica ha
- podido atravesar distintos filtros ópticos pasa-banda que reducen
- sustancialmente el fondo de ruido en las zonas del espectro entre canales
- ópticos. Esta dificultad ha sido superada a través de varios métodos de medida
- de OSNR bajo la denominación de métodos de medida de ONSR dentro de
- 2 5
- banda (en inglés, "in-band"), en los cuales se discrimina la contribución óptica de
- señal y ruido ópticos dentro de la zona de espectro ocupada por señal, es decir,
- dentro de cada uno de los canales ópticos del sistema.
- Hay un subgrupo importante de técnicas de medida de OSNR dentro de
- 3 o
- banda que utiliza el comportamiento diferencial en polarización del ruido y la
- señal ópticos como herramienta de separación de las contribuciones concretas
- de dicho ruido y señal ópticos de cara a evaluar el cociente OSNR. Estas
- técnicas se han impuesto comercialmente por la sencillez de implantación, y por
- el carácter todo-óptico de la medida frente a otras que necesitan realizar una
- detección óptica de la señal, o incluso una decodificación, lo que las hace muy
- sensibles al tipo concreto de formato de modulación empleado en la codificación
- 5
- de la información.
- Las técnicas de medida de OSNR dentro de banda por discriminación en
- polarización de señal y ruido óptico asumen un carácter fundamentalmente
- despolarizado del ruido ASE frente a un carácter polarizado de señal, y se
- 1 o
- pueden agrupar en dos modalidades, en función del método de discriminación
- de la polarización utilizado:
- -Métodos de anulación (o extinción) de polarización, como el presentado
- por US 2001/052981 A1. Estos métodos utilizan elementos de control de
- 15
- polarización seguidos de un polarizador para anular la componente de
- señal y dejar sólo el ruido ASE.
- -Método de divisor de polarización, como el presentado por US
- 2008/124076 A 1 . En estos casos, se separa la entrada óptica, que
- previamente atraviesa un sistema controlador de la polarización, en dos
- 2 o
- polarizaciones ortogonales. Controlando la polarización de entrada se
- puede variar la proporción de señal que queda a un lado y otro del divisor
- de polarización, mientras que se asume que el ruido siempre se divide al
- 50%.
- 25
- La medida de OSNR dentro de banda, utilizando las técnicas
- convencionales basadas en análisis de polarización, se encuentra con varias
- dificultades. Existen efectos, fundamentalmente de dispersión del modo de
- polarización (PMD), que introducen una diversificación del estado de polarización
- entre zonas adyacentes del espectro óptico de la señal bajo análisis. Las
- 3 o
- técnicas anteriores (tanto métodos de anulación de polarización ciomo de
- separación de polarizaciones), requieren de análisis espectrales mediante
- analizadores de espectro óptico (OSA, del inglés "Optical Spectrum Amplifier"), y
- pueden introducir errores importantes en la estimación del valor de OSNR
- cuando las variaciones de polarización son notables dentro de la resolución
- espectral del filtro del OSA. Esta problemática empieza a ser limitante en redes
- de larga distancia, con tasas de 40Gbit/s en adelante, y está asociada de forma
- 5
- inherente a la falta de suficiente resolución espectral en el análisis espectral
- mediante OSA convencional.
- Son conocidas diversas técnicas que introducen mejoras en las medidas
- de OSNR descritas. EP 1 ,432,150 A2, US 2003/219250 A 1 y WO 03/087741 A 1
- 1 o
- introducen filtros espectrales estrechos para reducir la zona espectral sobre la
- que se aplica de hecho la anulación o la separación de polarización; WO
- 2005/025095 A 1 incluye un sistema compensador de PMD previo al análisis; y
- US 2005/094130 A 1 presenta un sistema en el que se incluye un control activo
- de la polarización de entrada para alinear los ejes del divisor de polarización con
- 15
- los estados principales de polarización.
- Alternativamente, US 7,149,407 B1 intenta paliar la influencia de
- determinados efectos dispersivos sobre el estado de polarización de diversas
- componentes espectrales de la señal bajo test (SUT, del inglés "Signal under
- 2 o
- Test"). Es el denominado heterodinaje de componentes ortogonales. Según esta
- técnica, la SUT se divide mediante un acoplador 50/50. Cada rama se pasa por
- un filtro estrecho, para seleccionar dos componentes espectrales separadas una
- frecuencia óptica Llf. Los filtros son suficientemente estrechos como para
- asegurar que cada componente espectral tiene una polarización definida. Una de
- 2 5
- las componentes pasa por un controlador de polarización. Las dos componentes
- espectrales se heterodinan en un detector y la señal detectada se pasa por un
- filtro eléctrico paso-banda centrado en Llf. El controlador de polarización se barre
- para encontrar una situación de ortogonalidad de polarización entre las dos
- componentes espectrales analizadas. En dicha situación no existe contribución
- 3 o
- de señal eléctrica a Llf, lo que permite aislar la contribución del ruido.
- Otro aspecto a considerar en relación a estos métodos de medida del
- OSNR es la fuerte degradación de la condición de extinción que puede darse
- durante el tiempo de medida debido a fluctuaciones en la polarización de la
- señal. Frente a esta situación, US 2009/316153 A 1 propone introducir sistemas
- 5
- que transforman la polarización de la SUT de forma aleatoria o pseudoaleatoria
- (en inglés, "polarization scrambling") a lo largo del tiempo antes del controlador
- de polarización, tras lo cual se obtienen diferentes medidas de potencia
- (mediante un fotodetector) para distintos estados de polarización, utilizando la
- máxima y la mínima de dichas medidas para el cálculo de la OSNR.
- 10
- Finalmente, WO 2008/122123 A 1 consigue eliminar el elemento activo de
- control de polarización, a costa de un tratamiento exhaustivo de la información
- espectral obtenida. En este caso, se combinan dos técnicas descritas
- nominalmente como discriminación pasiva inducida por polarización (PPID, del
- 15
- inglés "Passive Polarization-lnduced Discrimination Approach") y discriminación
- por resolución de ancho de banda diferencial (DRBD, del inglés "Differential
- Resolution Bandwidth Discrimination Approach"). El procedimiento basado en la
- PPID consiste en dividir la SUT, sin previo control de su polarización, en dos
- señales, que pasan por sendos analizadores de polarización y se representan
- 2 o
- espectralmente. La contribución del ruido en los dos espectros es la misma, ya
- que dicho ruido al ser despolarizado es insensible a la orientación del analizador.
- Sin embargo, la contribución de señal en los dos espectros es diferente, si las
- orientaciones de los analizadores son diferentes. De la comparación de cómo
- mínimo dos espectros se puede discriminar la contribución del ruido respecto de
- 2 5
- la de señal. La técnica derivada de la DRBD se fundamenta en las diferencias
- espectrales entre ruido y señal ópticos, en particular, en el comportamiento
- fundamentalmente plano del espectro del ruido frente a la fuerte dependencia
- espectral del espectro de la señal. Esta técnica extrae la información de la
- comparación de dos espectros obtenidos en un OSA usando diferentes rejillas
- 3 o
- de integración.
- No obstante, todos los métodos de medida de OSNR anteriores sufren de
- diseños complejos en los que la gestión de la polarización previa al proceso de
- extinción o división de la misma genera inestabilidad, elevadas cargas
- computacionales, o tiempos lentos de medida debido a la necesidad de optimizar
- 5
- dinámicamente dicha gestión de polarización. Los métodos anteriores requieren,
- por uno u otro motivo, de una manipulación de la polarización de la señal de
- entrada que exige gestionar dos grados de libertad en el control de dicha
- polarización. Estos dos grados de libertad pueden verse como una rotación
- genérica a lo largo de la superficie de la esfera de Poincaré, que puede
- 1 o
- descomponerse en dos rotaciones consecutivas en torno a dos ejes distintos
- de dicha esfera. En los métodos de extinción de la polarización esta condición
- es necesaria para asegurar en primer lugar la linealización de la polarización
- de la señal de entrada, y en segundo lugar la ortogonalidad frente al analizador
- que permite obtener una extinción total de la señal. En los métodos de división
- 15
- de polarización, por otra parte, es necesario recorrer suficientes estados de
- polarización (distribuidos por toda la superficie de la esfera de Poincaré) a la
- entrada como para garantizar la adecuada estimación de las contribuciones
- diferenciales de señal y ruido óptico en función de los espectros en la salida de
- cada rama del divisor de polarización. Esto implica por un lado la necesidad de
- 2 o
- un control activo de la polarización de entrada y por otro lado, la
- implementación de una gestión eficiente de dicha polarización con importantes
- restricciones de estabilidad y tiempo de respuesta. Sigue existiendo por tanto
- en el estado de la técnica la necesidad de una técnica de medida del OSNR
- rápida y estable que pueda ser aplicada en redes ópticas con multiplexación
- 2 5
- densa en longitud de onda.
- DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
- La presente invención soluciona los problemas anteriormente descritos
- 30
- mediante un método y sistema de medida de OSNR que permite reducir el
- tiempo de medida y la complejidad del sistema, al eliminar la necesidad de un
- control de polarización previo a la etapa de discriminación del ruido y señal
- ópticos y utilizar exclusivamente elementos pasivos para el análisis de
- polarización.
- En un primer aspecto de la invención se presenta un sistema de medida
- 5
- de OSNR que permite monitorizar canales ópticos de una señal de entrada,
- también denominada señal bajo test (SUT), incluso en redes DWDM. El
- sistema comprende:
- -Medios de dispersión de polarización, configurados para inducir PMD a la
- 1 o
- SUT. Dicha PMD inducida es típicamente mucho mayor que la PMD generada
- por la red de fibra óptica. Como resultado de dicha PMD inducida, un cierto
- número de frecuencias ópticas de la señal de datos pasan a tener una
- polarización lineal, independientemente de su polarización original. El número
- de dichas frecuencias depende de la magnitud de la PMD inducida. Por las
- 15
- características de polarización y coherencia temporal de la señal de datos y del
- ruido ASE comprendidos en la SUT, la potencia óptica en dichas frecuencias
- con polarización lineal es suma de una componente asociada a señal de datos,
- con polarización lineal, y otra asociada a ruido óptico, fundamentalmente
- despolarizado. Preferentemente, los medios de dispersión de polarización
- 2 o
- comprenden o bien una fibra óptica con elevada birrefringencia, o bien un
- subsistema en el que un divisor separa dos polarizaciones ortogonales de la
- señal en dos ramas, cada una de las cuales sufre un retraso temporal distinto
- antes de volver a unirse en una misma señal.
- 2 5
- -Medios de análisis de polarización, cuya respuesta depende de una
- polarización ajustable, permitiendo así localizar la polarización lineal que anula
- la potencia de la señal de datos a ciertas frecuencias, preferentemente
- mediante un algoritmo iterativo. En una opción preferente, dichos medios de
- análisis de polarización comprenden un polarizador lineal cuya polarización
- 3 o
- puede ser rotada.
- -Medios de análisis espectral, adaptados para capturar al menos una traza del espectro óptico de la SUT (estando dicha SUT afectada por los medios de análisis de polarización).
- 5 1 o
- -Medios de computación, adaptados para determinar la potencia de ruido ASE de la SUT a partir de la traza del espectro óptico, preferentemente estimando la potencia de ruido como un mínimo en potencia de dicha traza. Nótese que sobre este concepto básico pueden aplicarse diversos métodos de tratamiento de señal como promediado, filtrado, interpolación, etc, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.
- 15
- En una opción preferente, el sistema comprende un analizador de espectros ópticos basado en efecto brillouin, cuya dependencia con la polarización de entrada permite integrar en dicho analizador de espectros los medios de análisis de polarización y los medios de análisis espectral.
- En un segundo aspecto de la invención, medida de OSNR que comprende:
- se presenta un método de
- 2 o
- -Inducir PMD en la SUT, preferentemente mediante fibra óptica con alta birrefringencia o separando dos polarizaciones ortogonales de la SUT y aplicando distinto desfase temporal a cada una de ellas.
- 2 5 3 o
- -Analizar la polarización de la SUT (una vez inducida la PMD) y medir un espectro óptico de potencia de dicha SUT (estando dicha SUT afectada por los medios de análisis de polarización). Como resultado, se obtiene una traza del espectro óptico dependiente de la polarización utilizada en el análisis, siendo dicha polarización de análisis ajustable. En una opción preferente, los pasos de analizar la polarización y medir el espectro óptico se integran en un analizador de espectros ópticos basado en brillouin. En otra opción prefrente, el paso de analizar la polarización de la SUT se realiza mediante un polarizador lineal rotable, siendo dicho polarizador independiente del analizador de espectro
óptico.
- 5
- -Determinar el nivel de ruido de ruido ASE de la SUT sobre el espectro óptico medido, preferentemente, asignando a dicho nivel de ruido la potencia de un mínimo de dicho espectro óptico (opcionalmente se puede depurar esta asignación mediante técnicas convencionales de tratamiento de señales como filtrado, promediado, interpolación, etc).
- 1 o 15
- La presente invención permite por tanto realizar una medida rápida y estable del OSNR, incluso en canales estrechos y densamente modulados de una red óptica, eliminando la necesidad de medios activos de control de polarización previos a la etapa de análisis de polarización. Adicionalmente, la utilización de los mínimos del espectro óptico, medidos con un OSA de alta resolución como un OSA basado en efecto Brillouin permite aumentar la precisión y estabilidad de la medida.
- BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
- 2 o
- Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo y para complementar esta descripción, se acompaña como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:
- 25
- La figura 1 a presenta un esquema del sistema de medida de la invención de acuerdo con una realización particular del mismo. Las figuras 1 b y 1 e presentan con más detalle medios de dispersión de la polarización comprendidos en dicho sistema.
- 3 o
- La figura 2 describe en una esfera de Poincaré la evolución de la polarización de la SUT debida a la PMD inducida, y su efecto sobre el método de medida.
- Las figuras 3a y 3b muestran sendos ejemplos de espectros ópticos de
- alta resolución obtenidos tras el analizador de polarización.
- DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
- 5
- En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como
- "comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir,
- estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que
- lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc.
- 10
- La figura 1 a presenta un esquema de una realización preferida del
- sistema de la invención, el cual implementa a su vez el método de la invención,
- de acuerdo a una realización preferida del mismo, tal como se describe a
- continuación. Una señal bajo test 101 entra en un sistema generador de PMD
- 15
- 102 (sustituyendo así al controlador de polarización que aparece en otros
- métodos de medida de OSNR). Posteriormente la SUT 101 atraviesa un
- analizador de polarización 1 03, que en una realización preferente consiste en un
- polarizador lineal cuya polarización es ajustable, y finalmente se lleva a un
- analizador de espectros ópticos de alta resolución 1 04.
- 20
- La figura 1 b presenta una posible implementación del sistema generador
- de PMD 102 mediante un carrete de fibra de alta birrefringencia 105 con una
- longitud adaptada para introducir la necesaria variación de polarización a lo largo
- del rango espectral de interés. En la figura 1 e, por otra parte, se presenta un
- 2 5
- sistema generador de PMD 102 basado en un divisor de polarización 106 que
- separa la SUT 101 en dos polarizaciones ortogonales, para más tarde agregarlas
- de nuevo mediante otro divisor equivalente 107. Entre dichos divisores de
- polarización 106 y 107 se introducen dos líneas de retraso temporal diferencial
- 108 y 1 09 que introducen la variación de polarización requerida a lo largo del
- 3 o
- rango espectral de interés.
- Una vez la SUT 101 atraviesa el sistema generador de PMD 102, el
- analizador de polarización 1 03 permite discernir la contribución de la señal de
- datos en la SUT 101 (polarizada linealmente a la llegada al analizador 1 03), y la
- contribución de ruido (que llega despolarizada al analizador 1 03). El análisis de
- 5
- polarización 1 03 más sencillo consiste en alinear un polarizador lineal de manera
- que extinga completamente la polarización de la señal de datos, dejando sin
- embargo un 50% de la contribución de ruido. Una vez extinguida la contribución
- de la señal de datos en las frecuencias ópticas en las cuales llega al analizador
- 103 con polarización lineal, se realiza un análisis espectral de alta resolución
- 1 o
- para evaluar el OSNR en dichas frecuencias.
- El análisis de polarización y el análisis espectral pueden realizarse de
- manera conjunta con un analizador de espectro óptico basado en el efecto de
- Difusión Brillouin Estimulada (SBS, del inglés "Stimulated Brillouin Scattering").
- 15
- En el caso del análisis espectral mediante un OSA basado en SBS, se utiliza un
- haz intenso sintonizable en frecuencia que barre una zona de longitudes de onda
- de interés y realiza la función de bombeo para el fenómeno SBS. El fenómeno
- físico que genera el SBS se puede resumir como una interferencia óptica entre el
- bombeo y una señal retrodifundida que genera, a través de electrostricción, una
- 2 o
- red de difracción a lo largo de la fibra óptica. Esta red de difracción es en último
- término la causante del fenómeno de retrodifusión del bombeo. Sólo la fracción
- espectral de la SUT 1 01 que se encuentra dentro del perfil de ganancia Brillouin
- (unos 1 O MHz) en un momento determinado del barrido frecuencial del bombeo
- estimula la retrodifusión. Por lo tanto, el nivel de señal retrodifundida depende de
- 2 5
- la cantidad de energía óptica de la SUT 1 01 dentro del perfil de ganancia
- Brillouin y permite por lo tanto medir la distribución espectral de potencia óptica
- de la SUT 101.
- Desde un punto de vista de polarizaciones, la interferencia óptica es
- 3 o
- totalmente selectiva en polarización: dos ondas de polarizaciones lineales
- ortogonales no interfieren. En una fibra monomodo estándar de longitud
- suficiente, la polarización de la señal y del bombeo pasa por todos los estados
- de polarización, lo que lleva en definitiva a una situación promedio en la
- interacción entre dicha señal y bombeo. Sin embargo la utilización de fibra de
- polarización mantenida para la generación de SBS, permite ajustar la entrada de
- la SUT 1 01 en la fibra de manera que una determinada polarización lineal de
- 5
- entrada no contribuya a la retrodifusión, y por lo tanto al espectro de alta
- resolución. En este caso, el SBS está actuando funcionalmente como un
- polarizador.
- En la figura 2 se representa sobre una esfera de Poincaré 200 el efecto
- 1 o
- que el generador de PMD 102 descrito en la figura 1 tiene sobre la polarización
- de la SUT 101. El plano ecuatorial de la esfera 200 representa el conjunto de
- polarizaciones lineales. En este plano están resaltados dos ejes, un eje de
- birrefringencia 201 definido por el sistema generador de PMD 102, y un eje de
- análisis 204 definido por el analizador de polarización 103. El eje de
- 15
- birrefringencia 201 definido por el generador de PM D 1 02 siempre se sitúa en el
- plano ecuatorial de la esfera de Poincaré 200. El efecto de esta birrefringencia
- sobre la polarización de la SUT 1 01 se describe en la esfera de Poincaré 200
- como una precesión de dicha polarización de entrada 1 01 en torno al eje de
- birrefringencia 201. El ángulo que precede la polarización de la señal de entrada
- 2 o
- es dependiente de la longitud de onda de dicha señal. Para una señal modulada
- a alta tasa de bit, la precesión en torno al eje de birrefringencia 201 revierte en
- una diversificación de las polarizaciones de las diversas componentes
- espectrales del espectro óptico de dicha señal modulada. Con un valor de
- birrefringencia y longitud de fibra 1 05 suficientemente grande, o con un ajuste
- 2 5
- adecuado de las líneas de retardo diferencial 1 08 y 1 09 es posible repartir dichas
- componentes espectrales en torno a un círculo de polarizaciones 202, de
- manera que entre los límites inferior y superior del espectro de la señal
- modulada se realizan un número arbitrario de precesiones completas. Esto
- quiere decir que existe una pluralidad de longitudes de onda en dicho rango
- 3 o
- espectral de la SUT 101 para las que la polarización a la salida del generador de
- PMD 102 es lineal. Esta situación se da, por ejemplo, en el punto 203 de la
- esfera de Poincaré 200, donde se cruza el círculo de polarizaciones 202 descrito
- por la SUT y el plano de polarizaciones lineales.
- Es importante destacar que la existencia de este cruce por el plano de las
- polarizaciones lineales está garantizada independientemente de la polarización
- 5
- con la que llegue la SUT 101 al generador de PMD 102, y sin la necesidad de
- ningún control previo de dicha polarización. Esto asegura la condición de
- extinción en un conjunto arbitrariamente numeroso de longitudes de onda dentro
- de banda con tal de alinear adecuadamente el analizador de polarización 1 03.
- En particular, la posición de dicho analizador de polarización 1 03 debe definirse
- 1 o
- según el eje de birrefringencia 204, ortogonal al estado de polarización 203. En
- términos prácticos, y dado que el círculo de polarizaciones 202 presenta dos
- cruces con el plano de las polarizaciones lineales, la condición de extinción se
- encuentra siempre dentro de una rotación física de 45 o del analizador de
- polarización 1 03.
- 15
- Así pues, la función que realiza la PMD añadida a la SUT 101 es la
- equivalente a un rotador de polarización variable en longitud de onda, lo cual
- repercute en el procedimiento de medida reduciendo el número de grados de
- libertad en el ajuste de dicha medida a un solo grado (en lugar de los dos grados
- 2 o
- de los métodos convencionales). Dicha reducción supone en última instancia un
- aumento de la velocidad, precisión y estabilidad de la medida del OSNR.
- Es decir, tanto si se utiliza un controlador de polarización a la entrada,
- como medios de aleatorización de la polarización (tal y como se indica en el
- 2 5
- estado de la técnica), en último término se tienen dos grados de libertad a
- controlar (lo que equivaldría a localizar una polarización en cualquier punto de la
- esfera de Poincaré 200). La PMD añadida por la presente invención elimina uno
- de estos grados de libertad, al reducir la casuística de polarizaciones al plano de
- polarizaciones lineales, para un número finito de longitudes de onda. Por tanto el
- 3 o
- único grado de libertad que es necesario ajustar es el que corresponde a la
- actuación sobre el analizador de polarización 1 03 (por ejemplo la rotación de un
- polarizador lineal, o la rotación de la SUT 101 a la entrada de un OSA basado en
- SBS). Nótese que la longitud de onda concreta sobre la que se evalúa el OSNR
- es irrelevante (dentro del intervalo frecuencial ocupado por la señal de datos),
- por lo que dicha selección de longitud de onda no requiere de ningún ajuste
- adicional.
- 5
- Las figuras 3a y 3b muestran dos gráficas de ejemplo con capturas del
- espectro de una SUT realizadas con un OSA basado en efecto Brillouin,
- aplicando distintas anchuras de barrido. En concreto, la señal de datos de la
- SUT está modulada a 40 GbiVs con un patrón aleatorio de bits. En el eje
- 1 o
- horizontal se representan las frecuencias, en valores relativos a una frecuencia
- central (193,7955 THz en la figura 3a y 193,7894 THz en la figura 3b), mientras
- que en el eje vertical se representan las potencias ópticas (en dBm) de dichas
- frecuencias. La curva de potencia 301 de la SUT corresponde a la medida del
- OSA de alta resolución basado en SBS tras sufrir el efecto de los medios de
- 15
- análisis de polarización. En ambas gráficas se observa que los mínimos de dicha
- curva de potencia 301 coinciden con el perfil de ruido 302. Dicho perfil de ruido
- 302 corresponde con datos capturados en un canal que sufre las mismas
- degradaciones que en el caso de la curva de potencia 301, pero sobre el que no
- se ha multiplexado ninguna señal de datos, y que por tanto corresponde con la
- 2 o
- contribución del ruido a la curva de potencia 301. Por lo tanto, se demuestra que
- dicho perfil de ruido 302 (y en consecuencia la potencia total de ruido, utilizada
- en última instancia en el cálculo de la OSNR) puede estimarse adecuadamente a
- partir de los mínimos de la curva de potencia 301. Obviamente, la estimación de
- una curva (en este caso el perfil de ruido), o de la integral de dicha curva
- 25
- (potencia total de ruido) a partir de una serie de puntos, es un problema clásico
- del tratamiento de señales sobre el que se pueden aplicar distintas técnicas de
- filtrado, interpolación, repetición y promediado de trazas, etc.
Claims (6)
- REIVINDICACIONES
- 5
- 1. Sistema de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal óptico de una señal de entrada (1 01 ), comprendiendo dicho al menos un canal una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones, caracterizado porque comprende:
- 1 o 15
- -medios de dispersión de polarización (1 02), adaptados para dispersar las polarizaciones de la pluralidad de frecuencias del al menos un canal, generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal; -medios de análisis de polarización (1 03) adaptados para analizar dichas polarizaciones dispersadas, teniendo dichos medios de análisis de polarización (1 03) una respuesta dependiente de una polarización ajustable; -medios de análisis espectral (1 04), adaptados para medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y -medios de computación, adaptados para determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de potencia óptica.
- 2 o
- 2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como un mínimo del espectro de potencia óptica.
- 2 5
- 3. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) están adaptados para realizar una pluralidad de medidas del espectro de potencia óptica, modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis de polarización (1 03).
- 3 o
- 4. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05).
-
- 5. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado
- porque los medios de dispersión de polarización (1 02) comprenden un divisor de
- polarización (1 06) adaptado para separar dos polarizaciones ortogonales y dos
- líneas (1 07, 1 08) con diferente retraso temporal, aplicándose cada una de dichas
- 5
- líneas (1 07, 1 08) a una polarización ortogonal distinta.
-
- 6. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
- caracterizado porque los medios de análisis espectral (1 04) tienen una
- resolución espectral sustancialmente mayor que la anchura espectral del al
- 1 o
- menos un canal.
-
- 7. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
- porque los medios de análisis de polarización (1 03) comprenden un polarizador
- lineal con una polarización rotable.
- 15
-
- 8. Sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado
- porque los medios de análisis de polarización (1 03) y los medios de análisis
- espectral (1 04) están comprendidos en un analizador de espectro óptico basado
- en efecto Brillouin.
- 20
-
- 9. Método de medida de relación señal a ruido óptica en al menos un canal
- óptico de una señal de entrada (1 01 ), comprendiendo dicho al menos un canal
- una pluralidad de frecuencias con una pluralidad de polarizaciones,
- caracterizado porque el método comprende:
- 25
- -dispersar las polarizaciones de las frecuencias del al menos un canal,
- generando un subconjunto de frecuencias con polarización lineal;
- -analizar dichas polarizaciones dispersadas, mediante unos medios de análisis
- de polarización (1 03) cuya respuesta es dependiente de una polarización
- 3 o
- ajustable;
- -medir un espectro de potencia óptica del al menos un canal; y
- -determinar un nivel de ruido del al menos un canal a partir del espectro de
- potencia óptica
- 5 10
- 1O. Método según la reivindicación 9, caracterizado porque el nivel de ruido se determina como al menos un mínimo del espectro de potencia óptica. 11. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 1 O, caracterizado porque comprende repetir los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y de medir el espectro de potencia óptica modificando la polarización lineal ajustable de los medios de análisis. 12. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende transmitir la señal de entrada óptica a través de una fibra óptica de alta birrefringencia (1 05).
- 15
- 13. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el paso de dispersar las polarizaciones comprende dividir la señal de entrada en dos polarizaciones ortogonales, y aplicar a cada una de dichas polarizaciones ortogonales un retraso temporal distinto.
- 2 o
- 14. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque los pasos de analizar las polarizaciones dispersadas y medir el espectro de potencia óptica se realizan mediante un analizador de espectro óptico basado en efecto Brillouin.
- 2 5
- 15. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el paso de analizar las polarizaciones dispersadas se realiza mediante un polarizador lineal con una polarización rotable.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201030402A ES2390035B1 (es) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Metodo y sistema de medida de relacion senal a ruido optica. |
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ES201030402A ES2390035B1 (es) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | Metodo y sistema de medida de relacion senal a ruido optica. |
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ES2390035A1 true ES2390035A1 (es) | 2012-11-06 |
ES2390035B1 ES2390035B1 (es) | 2013-09-13 |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008122123A1 (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-16 | Exfo Electro-Optical Engineering Inc. | Method and system for determining in-band optical noise |
-
2010
- 2010-03-18 ES ES201030402A patent/ES2390035B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008122123A1 (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-16 | Exfo Electro-Optical Engineering Inc. | Method and system for determining in-band optical noise |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Petersson M. et al. "Multi-Channel OSNR Monitoring for WDM Networks". Optical Communication, 2002. ECOC 2002. 28th European Conference on Copenhagen, Denmark 08-12 Sept. 2002, 20020908 Piscataway, NJ, USA,IEEE. Páginas: 1 - 2. XP032012415 ; ISBN 978-87-90974-63-3 , ISBN 87-90974-63-8. * |
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ES2390035B1 (es) | 2013-09-13 |
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