CN104066018A - 一种无源光网络无线前传的基带迁移系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无源光网络无线前传的基带迁移系统，包括基带处理单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)和无源光网络，所述无源光网络为基带波长可迁移的基于时分波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)，所述基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，通过所述无源光纤网(TWDM-PON)将信号发送至各个远端节点的射频拉远单元(RRU)，射频拉远单元(RRU)再转为电射频信号放大输出，其中，所述基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离。本发明所提供的基带迁移系统，低成本、高速率、高效率、高功率预算、大容量、大传输距离。

Description

一种无源光网络无线前传的基带迁移系统
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体地，涉及一种基于时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)无线前传的基带迁移方法。
背景技术
随着无线接入网和光纤接入网以及互联网服务的大规模发展，用户对带宽的需求越来越高，接入网系统容量也亟待扩大，系统资源利用率的提升迫在眉睫。现有的宏基站部署方案由于其低效率、高能耗的缺点已不能满足未来接入网的容量需求，为了进一步提升系统资源利用率、满足高带宽业务发展的要求，需要改进无线基站的部署方案、无源光网络的接入方式以及波长资源的调度机制。
在实际中，无线前传数据传输系统的发展还存在以下问题：一方面是如何使接入网稳定且高速率地覆盖用户所在区域；再者，如何提高网络的带宽容量；最后，如何有效分配数据的上下行传输，使得系统运行效率更高。以上几个存在的问题，是实现低成本、高速率、大容量无线前传数据传输系统的关键。
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种无源光网络无线前传的基带迁移系统，低成本、高速率、高效率、高功率预算、大容量、大传输距离。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种无源光网络(TWDM-PON)无线前传的基带迁移系统，包括基带处理单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)和基带波长可迁移的基于时分波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)。所述基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，通过所述无源光纤网(TWDM-PON)将信号发送至各个远端节点的射频拉远单元(RRU)，射频拉远单元(RRU)再转为电射频信号放大输出，其中，所述基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离。
所述TWDM-PON无线前传系统包括基带波长可迁移的光线路终端(OLT)、光分配网(ODN)以及光网络单元(ONU)；所述无源光纤网(TWDM-PON)是基带波长可迁移的，即用户所在区域中无源光纤网(TWDM-PON)使用的基带波长可根据此区域光纤网中光网络单元(ONU)的数量和需求变化；所述光线路终端(OLT)完成基带迁移功能，动态分配基带资源，使得基带容量得到共享；所述无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术；所述无源光纤网(TWDM-PON)中不含有任何电子器件及有源电子电源，光分配网(ODN)全部由光分路器等无源器件组成。
所述无源光纤网(TWDM-PON)包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONU)，在OLT与ONU之间的光分配网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
所述基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)不在同一位置，一般相距数公里至数十公里。
所述射频拉远单元(RRU)包括数字中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块，数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换等；收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。
所述基带处理单元(BBU)部署于中心机房，完成Uu接口编码、复用、调制、扩频等基带处理功能、RNC的lub接口功能、信令处理、本地和远程操作维护功能以及NobeB系统的工作状态监控和告警信息上报功能。
所述无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术，时隙长度和波长间隔均满足ITU-T的标准。
所述光线路终端(OLT)包括多个OLT板卡，每个OLT板卡均包含上行和下行处理模块。其中，下行处理模块包括多个下行可调发射机模块，每个下行可调发射机模块控制发射对应的基带波长，发射出的多个基带波长再通过周期性阵列波导光栅和色散啁啾管理单元向下一级传递。上行处理模块包括多个上行数据处理单元，并且由光电检测器检测由色散啁啾管理单元及周期性阵列波导光栅送来的上行数据。每个OLT板卡发射的基带波长资源经过周期性阵列波导光栅汇总之后依次发送至环形器、光放大器，再由馈线式光纤发送至射频拉远单元。
所述光分配网(ODN)中的馈线式光纤通过光分路合路器将多个波长资源传送至远端的光网络单元(ONU)，且每个光网络单元(ONU)均包含上下行数据传送机制。对于下行数据，光网络单元(ONU)通过周期性滤波器接收对应的用户数据波长；对于上行数据，光网络单元(ONU)通过周期性可调发射机发射对应的用户数据波长。
每个OLT板卡通过周期性阵列波导光栅发射并接收一系列波长信号，这些波长资源之间相互“共享”，利用光网络单元(ONU)上传的信息对这些资源进行调度和控制，使得基带波长尽可能地满足用户数量较多地区的需要，同时避免波长资源浪费在用户较少的地区。
所述的基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)并不在同一位置，一般相距数公里至数十公里。两者之间用较长距离的馈线式光纤连接，并且通过光分路合路器(Splitter)将光信号送至不同方向的多个射频拉远单元(RRU)。
所述的无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术。这种无源光纤网(TWDM-PON)是建立在本系统结构的基础之上的。
本发明系统下行速率至少为40Gb/s，上行速率至少为10Gb/s，传输距离至少40km，支持256以上分路比，至少包含4个TWDM通道，使用无色ONU。此外，该系统在物理层采用时分复用和波分复用结合的方式，使得数据可在多个波长上进行堆叠，可以最大限度地使用GPON/XG-PON的技术。同时，该系统结构不改变原有TDM-PON以及XG-PON系统的光分布式网络的结构，可以完全与现有的PON系统相兼容，易于在现有PON系统的基础上升级改造。在此基础上，此系统使用基带波长迁移技术，迁移功能在光线路终端(OLT)完成，使得用户所在无源光纤网(TWDM-PON)对应的基带波长可根据此区域中光网络单元(ONU)的数量和需求变化，动态灵活地进行波长资源调度，使系统基带资源共享，充分提高系统的资源利用率。相比现有的直放站，该系统中基站的基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离，两者一般相距数公里至数十公里，基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，电信号在基带处理单元(BBU)处转换为光信号，并通过所述无源光纤网(TWDM-PON)在光纤中传输，到了射频拉远单元(RRU)处再转为电射频信号放大输出。这种技术方案便于基带信号的集中处理和射频单元的广泛覆盖，网络分工更加明确，效率更高。同时，随着技术的发展，射频拉远单元(RRU)的成本和体积逐步减小，成本由覆盖区域中的所有用户共享，不会带来因新部件的添加而造成用户成本的负担问题，一方面增加了用户的网络体验，另一方面该器件的部署也更加灵活便捷，可随时根据网络的需求增减单元的数量，因此一定程度上降低了系统的体积。此外，所述无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术，使容纳用户的数量更多，网络的带宽容量更大。最后，该无源光纤网(TWDM-PON)中不含有任何电子器件及有源电子电源，光分配网(ODN)全部由光分路器等无源器件组成，不仅节省了能源消耗，而且这些器件成本较低，易于维护及更换。
本发明提出的一种基于时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)无线前传的基带迁移系统，一方面可根据网络需求的变化状况，灵活地调度现有基带波长资源，使得基带容量得到共享，充分提高系统的资源利用率；另一方面将基带处理单元和射频拉远单元分开，基带统一在BBU处理，减小射频拉远单元体积，使其大规模部署，这样系统的覆盖面更广，数据速率也更高。此外，混合使用时分复用和波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)比单一使用时分复用或波分复用的光纤网性能更高，带宽分配更佳灵活，并且能够消除冗余带宽。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为根据本发明提供的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供的基于时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)无线前传的基带迁移系统，充分利用成本低、效率高的射频拉远单元(RRU)，在与基带处理单元(BBU)分开的情况下，对用户所在区域进行高效率高速率的信号覆盖，改善了以往因射频拉远单元(RRU)与基带处理单元(BBU)不可分割而造成基站覆盖率不高、下行速率过低而导致用户体验不足的问题。同时，该系统使得每个用户对应的信号传输波长由静态变为动态，需要时可由系统调度波长资源供用户使用，不需要时可释放波长资源以满足其他用户的需要。此外，本发明系统结构采用基带波长可迁移的基于时分波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)，增加了系统接入网的带宽，使得接入网效率上升到一个新的层次；系统容量进一步扩大，可传输距离进一步增加，使得用户容纳数量更多，用户的上网体验更佳；并且该系统易于实现，可在现有接入网的基础上进行升级改造。
具体地，如图1所示，系统结构包括基带处理单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)和基带波长可迁移的基于时分波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)。该系统中基站的基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离，两者一般相距数公里至数十公里，之间用较长距离的馈线式光纤连接，并且通过光分路合路器(Splitter)将光信号送至不同方向的多个射频拉远单元(RRU)。基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，电信号在基带处理单元(BBU)处转换为光信号，并通过所述无源光纤网(TWDM-PON)在光纤中传输，到了射频拉远单元(RRU)处再转为电射频信号放大输出。
进一步地，无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术。这种无源光纤网(TWDM-PON)是建立在本系统结构的基础之上的。
基带处理单元(BBU)完成Uu接口编码、复用、调制、扩频等基带处理功能、RNC的lub接口功能、信令处理、本地和远程操作维护功能以及NobeB系统的工作状态监控和告警信息上报功能。
射频拉远单元(RRU)包括数字中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块，数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换等；收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。
TWDM-PON系统包括光线路终端(OLT)、基带波长可迁移的基于时分复用和波分复用的光分配网(ODN)以及光网络单元(ONU)。
无源光纤网(TWDM-PON)中不含有任何电子器件及有源电子电源，光分配网(ODN)全部由光分路器等无源器件组成；无源光纤网(TWDM-PON)包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONU)，在OLT与ONU之间的光分配网(ODN)包含了光纤以及无源分光器或者耦合器。
光线路终端(OLT)包括多个OLT板卡，每个OLT板卡均包含上行和下行处理模块。其中，下行处理模块包括多个下行可调发射机模块，每个下行可调发射机模块控制发射对应的基带波长，发射出的多个基带波长再通过周期性阵列波导光栅和色散啁啾管理单元向下一级传递。上行处理模块包括多个上行数据处理单元，并且由光电检测器检测由色散啁啾管理单元及周期性阵列波导光栅送来的上行数据。每个OLT板卡发射的基带波长资源经过周期性阵列波导光栅汇总之后依次发送至环形器、光放大器，再由馈线式光纤发送至射频拉远单元。
光分配网(ODN)中的馈线式光纤通过光分路合路器将多个波长资源传送至远端的光网络单元(ONU)，且每个光网络单元(ONU)均包含上下行数据传送机制。对于下行数据，光网络单元(ONU)通过周期性滤波器接收对应的用户数据波长；对于上行数据，光网络单元(ONU)通过周期性可调发射机发射对应的用户数据波长。
无源光纤网(TWDM-PON)是基带波长可迁移的，即用户所在区域中无源光纤网(TWDM-PON)使用的波长可根据此区域光纤网中光网络单元(ONU)的数量和需求变化。所述光线路终端(OLT)完成基带迁移功能，动态分配基带资源，使得基带容量得到共享。每个OLT板卡通过周期性阵列波导光栅发射并接收一系列波长信号，这些波长资源之间相互“共享”，利用光网络单元(ONU)上传的信息对这些资源进行调度和控制，使得基带波长尽可能地满足用户数量较多地区的需要，同时避免波长资源浪费在用户较少的地区。
本发明系统结构采用基于时分波分复用无源光网络(TWDM-PON)无线前传的基带迁移，具有以下的优点：
1)该系统拥有低成本、高上下行速率、高功率预算、大容量、大传输距离的优点。该系统下行速率至少为40Gb/s，上行速率至少为10Gb/s，传输距离至少40km，支持256以上分路比，至少包含4个TWDM通道，使用无色ONU。
2)该系统在物理层采用时分复用和波分复用结合的方式，使得数据可在多个波长上进行堆叠，可以最大限度地使用GPON/XG-PON的技术，与现有采用功率分配分光器的光分配网(ODN)也具有很好的兼容性。同时，该系统结构不改变原有TDM-PON以及XG-PON系统的光分布式网络的结构，可以完全与现有的PON系统相兼容，易于在现有PON系统的基础上升级改造。
3)该系统使用基带波长迁移方法，迁移功能在光线路终端(OLT)完成，使得用户所在无源光纤网(TWDM-PON)对应的基带波长可根据此区域中光网络单元(ONU)的数量和需求变化，动态灵活地进行波长资源调度，使系统基带资源共享，充分提高系统的资源利用率。
4)相比现有的直放站，该系统中基站的基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离，两者一般相距数公里至数十公里，基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，电信号在基带处理单元(BBU)处转换为光信号，并通过所述无源光纤网(TWDM-PON)在光纤中传输，到了射频拉远单元(RRU)处再转为电射频信号放大输出。这种方案便于基带信号的集中处理和射频单元的广泛覆盖，网络分工更加明确，效率更高。同时，随着技术的发展，射频拉远单元(RRU)的成本和体积逐步减小，成本由覆盖区域中的所有用户共享，不会带来因新部件的添加而造成用户成本的负担问题，一方面增加了用户的网络体验，另一方面该器件的部署也更加灵活便捷，可随时根据网络的需求增减单元的数量，因此一定程度上降低了系统的体积。
5)该系统中使用的无源光纤网(TWDM-PON)是基于时分波分复用的，即混合使用时分复用和波分复用这两种技术，使得容纳用户数量更多，网络的带宽容量更大，同时系统效率也因时分复用和波分复用混合技术的使用而大幅增加。该无源光纤网(TWDM-PON)中不含有任何电子器件及有源电子电源，光分配网(ODN)全部由光分路器等无源器件组成，不仅节省了能源消耗，而且这些器件成本较低，易于维护及更换。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种无源光网络无线前传的基带迁移系统，包括基带处理单元(BBU)、射频拉远单元(RRU)和无源光网络，其特征在于，所述无源光网络为基带波长可迁移的基于时分波分复用的无源光纤网(TWDM-PON)，所述基带处理单元(BBU)部署于中心机房，用于对基带信号进行处理，通过所述无源光纤网(TWDM-PON)将信号发送至各个远端节点的射频拉远单元(RRU)，射频拉远单元(RRU)再转为电射频信号放大输出，其中，所述基带处理单元(BBU)和射频拉远单元(RRU)相互分离。
2.根据权利要求1所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述无源光纤网(TWDM-PON)包括一个安装于中心控制站的光线路终端(OLT)，以及一批配套的安装于用户场所的光网络单元(ONU)，在所述OLT与ONU之间为光分配网(ODN)，所述光线路终端(OLT)完成基带波长迁移功能，动态分配基带资源，使得基带容量得到共享。
3.根据权利要求2所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述光分配网(ODN)包含光纤以及无源分光器或者耦合器。
4.根据权利要求1所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述射频拉远单元(RRU)包括中频模块、收发信机模块、功放和滤波模块，所述数字中频模块用于光传输的调制解调、数字上下变频、A/D转换；所述收发信机模块完成中频信号到射频信号的变换；再经过所述功放和滤波模块，将射频信号通过天线口发射出去。
5.根据权利要求2所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述光线路终端(OLT)包括多个OLT板卡，每个OLT板卡均包含上行和下行处理模块，其中，下行处理模块包括多个下行可调发射机模块，每个下行可调发射机模块控制发射对应的基带波长，发射出的多个基带波长再通过周期性阵列波导光栅和色散啁啾管理单元向下一级传递，上行处理模块包括多个上行数据处理单元，并且由光电检测器检测由色散啁啾管理单元及周期性阵列波导光栅送来的上行数据，每个OLT板卡发射的基带波长资源经过周期性阵列波导光栅汇总之后，再由馈线式光纤发送至射频拉远单元。
6.根据权利要求5所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述每个OLT板卡通过周期性阵列波导光栅发射并接收一系列波长信号，这些波长资源之间相互“共享”，利用光网络单元(ONU)上传的信息对这些资源进行调度和控制，使得基带波长尽可能地满足用户数量较多地区的需要，同时避免波长资源浪费在用户较少的地区。
7.根据权利要求6所述的无源光网络无线前传的基带迁移系统，其特征在于，所述光分配网(ODN)中的馈线式光纤通过光分路合路器将多个波长资源传送至远端的光网络单元(ONU)，且每个光网络单元(ONU)均包含上下行数据传送机制。对于下行数据，光网络单元(ONU)通过周期性滤波器接收对应的用户数据波长；对于上行数据，光网络单元(ONU)通过周期性可调发射机发射对应的用户数据波长。
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