CN103457664A - 在无源光网络中实现光纤无线传输的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在无源光网络中实现光纤无线传输的系统。一种在无源光网络(PON)中，实现光纤无线传输(RoF)的系统，所述无源光网络包括主干线路，远程节点，和连接到所述远程节点的多个叶节点，其中所述多个叶节点中的一个叶节点包含基带处理单元，用于对通过所述主干线路接收的信号进行基带处理，以通过生成光纤无线信号，进行到光纤无线信号的变换，并把作为结果的光纤无线信号转发给所述远程节点，其中所述远程节点适合于把从所述叶节点接收的光纤无线通信信号转发给所述无源光网络的其他叶节点。

Description

在无源光网络中实现光纤无线传输的系统

技术领域

本发明涉及在无源光网络(PON)中，实现光纤无线(RoF)传输的系统和方法。

背景技术

无源光网络(PON)是超过数十公里的最大距离，连接称为“光线路终端OLT”的中心局实体和称为“光网络单元ONU”的用户预置设备的接入网络技术。设备由按树形结构部署的光纤连接。PON目前被视为接入网络共享的候选者，因为光纤提供高带宽，并且已被部署到大量的用户。

(接入)网络共享是一种允许不同的运营商，例如，移动运营商和固定运营商共同利用网络的“最后一公里”的范例。固定运营商利用该接入部分直接连接其用户，而移动运营商利用该接入连接基站。在接入网络共享中，这两种网络将在相同的硬件(即，设备和物理链路)上运行，但是被逻辑隔离。

光线无线通信(RoF)是广泛用于基站的设计和部署的一种技术，其中基带处理单元(BBU)经光链路连接到无线电设备，然后经无线电设备连接到天线。BBU接收来自移动运营商的核心网络的信号，例如，就LTE网络来说，演进分组核心EPC S1信号，并把所述信号转换成RoF信号，所述RoF信号通过光链路被传送给无线电设备/天线单元(在以下的各个段落中，被称为远程无线电头端)，在所述远程无线电头端，在无线通道上调制所述RoF信号。

如果为每个远程无线电头端提供一个BBU，那么硬件成本相当大。于是理想的是利用使基带处理资源“池化”，以致一个BBU服务几个远程无线电头端的方案。更可取的是与固定网络运营商共享传送RoF信号的网络。

下面稍微更加详细地说明这样的情形。

光纤无线通信是无线层信号通过光纤的数字化或模拟传输。数字光纤无线通信需要大量的带宽，需要介于S1流量的字节的10～30倍之间的带宽。从而，具有3个扇区，而每个扇区具有1Gbps S1流量(对LTE-A来说)的典型站点需要60～70Gbps RoF容量。难以把如此大量的带宽放入(共享)PON系统中。市场上目前最先进的TDM PON系统支持在PON的所有用户之间共享的10Gbps。WDM PON系统可能支持更高的带宽，不过在不久的将来是否能够支持单个用户的60～70Gbps仍然值得怀疑。

一种备选方案是在共享PON上，借助大容量、长距离技术，比如CWDM或DWDM(稀疏/密集波分复用)，多路复用数字RoF信号。然而，这两种系统都有缺点：虽然CWDM便宜，但是它利用可能已被不同的FTTH系统占用的大量光谱。DWDM只需要少量的光谱，但是它相当昂贵。

另一种备选方案是模拟RoF，然而这只能短距离地起作用，因为传输距离受光纤畸变和非线性限制。同时，在光纤入户社区中，存在利用较长的光可达距离，产生接入网络的趋势。这是有利的，因为可减少中心局的数量，从而节省CAPEX和OPEX。

当着眼于接入网络共享和RoF时，显然这种趋势变得难以解决：FTTH运营商的目标是从中心位置覆盖越来越大的区域，以节省成本；然而，利用集中的基带池和模拟RoF，移动运营商只能覆盖该区域的一部分。从而，覆盖范围不同，移动运营商不得不选择(至少在网络的不可能实现从中心局的RoF信号的传输的周边)部署常规基站技术，而没有基带池的好处。

如上所述，就频谱利用和/或成本来说，大容量长距离数字技术也存在其缺陷。此外，(数字)RoF传输距离还会受到来自意外方向的限制，无线层：某些无线协议要求在严格时限内的反应。要求这种反应的无线信号首先到达天线，随后通过RoF被传送给基带处理单元，在基带处理单元，所述信号被解码，然后计算这样的反应。所述反应再通过RoF，被传回给天线，随后被无线发送。在这种处理和传输链中，归因于纯信号传播延迟，传送RoF信号的每公里光纤会增大等待时间，而总时间受无线层标准限制。

图1中图解说明了基带池和/或网络共享的3种已知方案。第一种方案(表示在图1中的左手侧)是利用模拟或数字RoF的在PON的中心局位置处的集中式基带池。这存在上面概述的局限。第二种解决方案(表示在图1的中央)是分布式基带处理，其中连接到无源光网络的每个单元是完整基站。显然，这种方案不允许实现基带池增益，只能够实现网络共享。

最后一种已知的解决方案(表示在图1中的右手侧)是其中基带处理单元连接到叶节点中的一个叶节点，其它叶节点的远程无线电头端通过专用网络连接到所述一个叶节点的解决方案。这里，PON树干的长度不是问题；然而，移动运营商必须部署新的光纤，以附接远程无线电头端，从而不能实现网络共享增益。

于是理想的是具有即使在PON覆盖较长距离的情况下，也能够同时实现基带池增益和网络共享增益的系统。现有解决方案都不具备这样的能力。

发明内容

按照一个实施例，提供一种在无源光网络(PON)中，实现光纤无线传输(RoF)的系统，所述无源光网络包括主干线路，

远程节点，和

连接到所述远程节点的多个叶节点，其中

所述多个叶节点中的一个叶节点包含基带处理单元，用于对通过所述主干线路接收的信号进行基带处理，以通过生成光纤无线信号，进行到光纤无线信号的变换，和把作为结果的光纤无线信号转发给所述远程节点，其中

所述远程节点适合于把从所述叶节点接收的光纤无线信号转发给所述无源光网络的其它叶节点。

利用这样的结构，能够实现基带池增益，并且能够在固定网络运营商和移动网络运营商之间共享PON。

按照一个实施例，所述其它叶节点中的一个或多个叶节点包含以无线电信号的形式，传送接收的光纤无线信号的远程无线电头端。

通过以远程无线电头端替代基站，这允许基带池增益的利用。

按照一个实施例，所述多个叶节点中的所述一个叶节点通过所述主干线路接收的所述信号，是从移动网络运营商的核心网络接收的信号。

这能够实现移动网络运营商对系统的使用。

按照一个实施例，通过所述主干线路接收的所述信号是S1信号。

这是LTE网络的一种具体实现。

按照一个实施例，在位于适合于覆盖包括主干线路和叶线路的长度的范围的波段之外，但是在适合于覆盖距离通信的波段中的波段范围中传送所述多个叶节点中的所述一个叶节点之中产生的所述光纤无线信号，所述距离通信覆盖包括从一个叶节点经所述远程节点到另一个叶节点的距离的长度。

这使得能够实现光频资源的高效利用。

按照一个实施例，所述主干线路的长度大于从远程节点到叶节点的长度。

这是按照本发明的系统的使用有利于覆盖长距离主干线路的具体结构。

按照一个实施例，在固定运营商和移动运营商之间共享所述无源光网络，以致

固定运营商利用PON传送FTTH信号，和

移动运营商利用PON，远程节点和叶节点，把来自其核心网络的信号传送给所述叶节点中的所述一个叶节点，和通过所述远程节点，把来自所述叶节点中的所述一个叶节点的光纤无线信号传送给所述叶节点中的其它叶节点。

这是接入网络共享的一种有利实现。

按照一个实施例，RoF信号是以模拟形式传送的。

这能够实现成本有效的实现。

按照一个实施例，提供一种实现光纤无线传输(RoF)的系统，所述系统包括：

按照本发明的实施例之一的一个或多个第一系统；

实现RoF传输的一个或多个第二系统，其中基带处理单元位于光线路终端，远程无线电头端位于PON叶节点，RoF信号通过PON的主干线路和叶线路，从光线路终端被传送给叶节点。

这能够利用两种RoF传输实现广域覆盖。

按照一个实施例，所述一个或多个第一系统用于覆盖离光线路终端更远的区域；

所述一个或多个第二系统用于覆盖离光线路终端不太远的区域。

这是广域覆盖的一种具体实现。

按照一个实施例，提供一种在无源光网络(PON)中，实现光纤无线传输(RoF)的方法，所述无源光网络包括

主干线路，

远程节点，和

连接到所述远程节点的多个叶节点，所述方法包括：

其中

在所述多个叶节点中的一个叶节点的基带处理单元中，对经所述主干线路接收的信号进行基带处理，从而通过产生光纤无线信号，进行到光纤无线信号的变换；

把作为结果的光纤无线信号转发给所述远程节点，和

所述远程节点把从所述至少一个叶节点接收的光纤无线信号转发给所述无源光网络的其它叶节点。

这是按照本发明的实施例的方法的一种实现。

附图说明

图1示意地图解说明PON实现的3种不同方案。

图2示意地图解说明其中多个PON连接到中心局的结构。

图3示意地图解说明按照本发明的实施例的其中多个PON连接到中心局的结构。

图4示意地图解说明按照本发明的实施例的系统。

图5示意地图解说明按照本发明的实施例的频率分配。

图6示意地图解说明按照本发明的实施例的远程节点。

图7示意地图解说明按照本发明的实施例的系统。

具体实施方式

按照一个实施例，提出一种在固定运营商和移动运营商之间共享接入网络的系统，其中通过利用光纤无线通信技术，运营商能够实现基带处理池增益。为此，利用无源光网络的专门设计的远程节点，所述远程节点能够在第一个PON叶节点和其它PON叶节点之间创建信号通路。在本申请的相同申请人提交的欧洲专利申请No.11182745.7，“System for interconnecting nodes attached to a passive opticalnetwork”中，在不同的上下文中，说明了具有这种能力的所述远程节点，该申请在此引为参考。在该申请中可找到能够把从一个叶节点接收的RoF信号转发给PON的其它叶节点的这种特定远程节点的结构的细节。借助这种特定的远程节点，基带处理单元可被安装在PON叶节点中的第一个叶节点中，远程无线电头端可被安装在其它PON叶节点中。PON叶节点中的所述第一个叶节点随后通过PON接收S1信号，进行基带处理，以产生RoF信号，随后通过能够把RoF信号转发或定向到PON的其它叶节点的所述特定远程节点，把RoF信号转发给PON的其它叶节点。

如果馈线光纤(PON树的主干)变得很长，从而归因于较高的衰减或者适当传输设备的高成本，光纤无线传输(RoF)变得困难或者不可能，那么这是特别有利的。从而，低带宽S1信号覆盖长距离，高带宽或模拟RoF信号只需要覆盖远程节点和叶节点之间的(较短)距离。

这是一种在固定运营商和移动运营商之间共享接入网络，并且共享PON的馈线较长的情况下，允许实现池化基带处理的系统。

首先，这导致较少的高复杂性站点(只托管远程无线电头端的站点较简单，从而便宜并且不易出错)。此外，伴随安装长距离PON的当前趋势，固定光纤入户网络将覆盖不能用从中心局到PON叶节点的传统(模拟)RoF技术覆盖，或者对数字RoF来说，需要昂贵的高速数字传输设备的较大区域。通过允许分布式基带处理池，实施例还可以覆盖更大的区域。

按照一个实施例，提供一种系统，其中基带处理单元位于共享PON的叶节点之一中，远程节点被特别改进，以致BBU能够通过远程节点，把RoF信号传送给其它PON叶节点。在所述其它PON叶节点，附接远程无线电头端，在PON树的树干较长的情况下，系统也能够实现基带池增益，因为RoF信号只需要经过光纤树的树枝，而不必经过树干。

这样，固定运营商可利用长的主干线路(长可达距离PON)，创建光纤入户网络，从而实现中心局的减少，而同时移动运营商可利用应用基带池技术的基站，覆盖该区域。图2中概述了这种系统的区域的总覆盖。灰色区域代表光纤入户系统的覆盖。除此之外，移动运营商安装其RoF系统，如用图2中的白色圆圈所示。

按照一个实施例，移动运营商以两种方式安装其RoF系统，如图3中图解所示：

●从中心局可利用RoF达到的部分将用常规技术(即，利用借助接近于中心局的BBU的RoF传输)覆盖。这用在灰色圆圈的中间，用虚线描画的白色圆圈例示。

●离中心局太远，以致于不能被覆盖的那部分区域是利用其中在叶节点中的一个叶节点处安装BBU，把RoF信号从该叶节点经远程节点分发给其它叶节点的系统覆盖的。这用在环绕位于中心的虚线圆圈的周边，用实线描画的白色圆圈例示。

借助这种结构，即使在存在长距离PON的情况下，固定运营商和移动运营商从而也能够覆盖相同的区域，从而在相同的系统上全部实现基带池增益、共享增益和中心局合并增益。

下面说明本发明的另外的实施例。

在图4中可得到本发明的实施例的更详细概述。图中表示了通过把中心局CO400经主干线路410、远程节点420和叶线路430连接到光叶节点440，实现光纤入户(FTTH)基础结构的PON。按照一个实施例，这种FTTH基础结构现在由利用该基础结构实现光纤无线通信系统的移动运营商共享。移动运营商具有核心网络450(例如，演进分组核心，EPC)，核心网络450输送应被分发给其基站的面向分组信号，例如S1信号。S1信号经主干线路410和叶线路之一，被传送给叶节点之一。

为了利用基带池增益，在接收S1信号的叶节点处设置基带处理单元(BBU)460。该BBU随后进行基带处理，产生RoF信号。图4中用虚线例示的该RoF信号随后通过叶线路430，从包含BBU460的叶节点被传送给远程节点420，并且同样经由叶线路430，从远程节点420被传送给其它叶节点470。这些其它叶节点具备远程无线电头端RRH470，以便通过空中接口，把无线电信号传送给移动终端。

于是，按照该实施例，基带处理单元位于PON叶节点之一中，远程无线电头端位于一个或多个其它的PON叶节点中。PON的远程节点420被改进，以致它在BBU和RRH之间产生双向通道。S1流量通过PON，经“正常”通道被传送给BBU，在所述BBU，所述S1流量被变换成RoF信号，新产生的信号通路被用于在BBU和RRH之间交换所述RoF信号。

在叶节点的BBU于是允许在PON叶节点的基带处理池。通过远程节点传送的RoF信号互连基带处理池和在其它叶节点的RRH，主干线路连接由BBU实现的基带处理池和移动运营商的核心网络(就LTE网络来说，EPC)。

由于在典型结构中，叶节点和远程节点之间的连接相对短，尤其是与主干线路的长度相比，因此可以高损耗地传送RoF信号，于是，在未使用的光谱范围(即，在水峰区域中)传送RoF信号。从而通过传送来自核心网络的面向分组的信号(例如，S1信号)，覆盖核心网络和BBU之间的较长距离。于是，只有为了传送S1信号，才需要利用低衰减光谱资源，对RoF信号的传输来说，可以使用光谱的损耗较高的不同部分。

此外，如果叶节点和远程节点之间的连接足够短，那么也可以模拟RoF信号的形式，产生和传送RoF信号，因为所述短距离减小光学非线性。

这里应提及的是按照一个实施例，基带处理单元不必进行“全基带处理”，这意味“一部分”的基带处理也可被转移给远程无线电头端。应注意基带处理也可由至少部分进行通常由基站进行的基带处理的任何装置实现，以致由基带处理单元接管的基带处理的功能可由用于几个远程无线电头端的一个单元集中实现，从而与“正常基站”相比，所述几个远程无线电头端变得不太复杂和不太昂贵，因为BBU接管它们的基带处理任务的至少一部分。

图5中示意地图解说明本实施例中的波长分配。通过把来自核心网络的S1信号传送给具有BBU的叶节点，只需要利用其中资源有限，可用于长距离通信的光谱范围(低衰减光谱)中的一个波长。通过在该叶节点产生RoF信号，以致从所述叶节点，所述RoF信号只需要传播(较短的)距离就可到达远程节点和其它叶节点，能够在衰减较高的波长下传送所述RoF信号，所述衰减较高的波长是资源不太受限制的光谱的一部分。此外，如果距离足够短，那么也可模拟地进行RoF信号的传输。

下面参考图6，说明可结合本发明的实施例使用的远程节点的体系结构的更详细视图。它由无源分路器530(所述无源分路器530可以是功率分离器(就TDM PON来说)，或者波长分离器(就WDM PON来说))，两个波段(解)复用器500和510，和一个滤光器540构成。来自BBU所位于的叶节点的RoF信号被提供给波段(解)复用器500并被提取，随后所述RoF信号被转发给其它波段(解)复用器510，在所述其它波段(解)复用器510，所述RoF信号被提供给无源分路器530，然后从无源分路器530被分发给其它叶节点。滤光器540避免从BBU接收的RoF信号与馈入分路器中并被分发给其它叶节点的RoF信号之间的冲突。

这样改进的分路器530构成远程节点，所述远程节点能够把它从位于叶节点的BBU接收的RoF信号重定向到PON的其它叶节点。

在在此引为参考的欧洲专利申请No.11182745.7中，可以找到这种改进的远程节点的更详细说明(虽然是在不同的上下文中说明的)。

下面结合图7，说明另一个实施例。图中表示了通过利用两种不同种类的RoF传输，移动运营商可如何使用PON。

从EPC GW，回程S1IP流量经核心传输网络被传送给中心局。从所述中心局，经由PON，以两种不同的方式进行对叶节点的分配。如果PON较短，那么可在中心局中实现基带池，可通过整个PON，把RoF信号传送给叶节点和它们的远程无线电单元RRU或者远程无线电头端。这由在左手侧的PON例示，其中从在中心局的BBU到叶节点的整个通路用虚线表示，从而指示RoF信号经PON的主干线路和叶线路传播。

如果PON较长，那么使用不同的结构，其中S1流量传播到位于PON的一个节点的BBU，产生RoF信号，并通过所述远程节点，将其引导到其它叶节点。这由图7中所示的右手侧PON例示。

虽然利用例证实施例，说明了本发明，不过显然可以修改这些实施例，而不脱离权利要求书的范围。

Claims (13)

1.一种在无源光网络(PON)中实现光纤无线(RoF)传输的系统，所述无源光网络包括

主干线路，

远程节点，以及

连接到所述远程节点的多个叶节点，其中

所述多个叶节点中的一个叶节点包含基带处理单元，所述基带处理单元用于对通过所述主干线路接收的信号进行基带处理，以通过生成光纤无线信号进行到光纤无线信号的变换，并把所得到的光纤无线信号转发给所述远程节点，其中

所述远程节点适合于把从所述叶节点接收的光纤无线信号转发给所述无源光网络的其他叶节点。

2.按照权利要求1所述的系统，其中

所述其他叶节点中的一个或多个叶节点包含以无线信号的形式传送所接收的光纤无线信号的远程无线电头端。

3.按照权利要求1所述的系统，其中

所述多个叶节点中的所述一个叶节点通过所述主干线路接收的所述信号是从移动网络运营商的核心网络接收的信号。

4.按照权利要求3所述的系统，其中通过所述主干线路接收的所述信号是S1信号。

5.按照权利要求1所述的系统，其中

在位于适合于覆盖包括主干线路和叶线路的长度的范围的波段之外但是在适合于覆盖距离通信的波段中的波段范围中，传送所述多个叶节点中的所述一个叶节点之中产生的所述光纤无线信号，所述距离通信覆盖包括从一个叶节点经所述远程节点到另一个叶节点的距离的长度。

6.按照权利要求1所述的系统，其中所述主干线路的长度大于从远程节点到叶节点的长度。

7.按照权利要求1所述的系统，其中

在固定运营商和移动运营商之间共享所述无源光网络，使得

固定运营商利用PON传送FTTH信号，并且

移动运营商利用PON、远程节点和叶节点，把来自其核心网络的信号传送给所述叶节点中的所述一个叶节点，并通过所述远程节点把来自所述叶节点中的所述一个叶节点的光纤无线信号传送给所述叶节点中的其他叶节点。

8.按照权利要求1所述的系统，其中RoF信号是以模拟形式传送的。

9.一种用于实现光纤无线(RoF)传输的系统，所述系统包括：

按照权利要求1所述的一个或多个第一系统；

用于实现RoF传输的一个或多个第二系统，其中基带处理单元位于光线路终端处，远程无线电头端位于PON叶节点处，并且RoF信号通过PON的主干线路和叶线路从光线路终端被传送给叶节点。

10.按照权利要求9所述的系统，其中

所述一个或多个第一系统用于覆盖离光线路终端更远的区域；

所述一个或多个第二系统用于覆盖离光线路终端不太远的区域。

11.一种在无源光网络(PON)中实现光纤无线(RoF)传输的方法，所述无源光网络包括

主干线路，

远程节点，以及

连接到所述远程节点的多个叶节点，所述方法包括：

在所述多个叶节点中的一个叶节点的基带处理单元中，对经所述主干线路接收的信号进行基带处理，从而通过产生光纤无线信号进行到光纤无线信号的变换；

把所得到的光纤无线信号转发给所述远程节点，以及

所述远程节点把从所述至少一个叶节点接收的光纤无线信号转发给第二无源光网络的其他叶节点。

12.按照权利要求11所述的方法，其中

所述其他叶节点中的一个或多个叶节点包含以无线电信号的形式传送所接收的光纤无线信号的远程无线电头端。

13.按照权利要求11所述的方法，其中

所述多个叶节点中的所述一个叶节点通过所述主干线路接收的所述信号是从移动网络运营商的核心网络接收的信号。

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