CN104320783A - 一种rof射频交换系统及射频交换方法 - Google Patents

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Abstract

一种ROF射频交换系统及射频交换方法，包含射频分合路矩阵模块、AP控制器模块、电源模块、ROF光载无线光收发模块，所述的射频分合路矩阵模块分别与ROF光载无线光收发模块、电源模块连接，还包含FPGA控制器模块，所述的FPGA控制器模块为现场可编程门阵列模块，所述的FPGA控制器模块连接所述的射频分合路矩阵模块，使系统的射频交换实现动态平衡。通过FPGA控制器模块的智能识别及编程，组合成不同的控制模式及控制参数，动态调节射频信号的接入方向，实现射频信号的重新分配，使得区域接入差异减少并最终达到均衡接入，实现用户分享的WiFi无线带宽最大化。

Description

一种ROF射频交换系统及射频交换方法
技术领域
本发明涉及一种ROF射频交换系统及射频交换方法。 
背景技术
目前在实现ROF系统中射频信号的选路方向上，基本都采用每一路射频信号电路直接连接射频光发射机，或者是多路射频信号采用分合路器处理后由混合射频信号线连接到射频光发射机，在这种模式下，每一个光的方向或天线终端的覆盖范围将所能够接受的信号是一个恒定设置好的模式，无法动态的调整射频信号的接入方向，具体来说，存在以下一些问题： 
1、当各个光发射机方向的远端的各个区域出现不同数量的接入用户数时，如一个区域接入用户多造成容量不够，很多用户无法通信；而另外一些点却只有很少的几个用户需要接入，而这些接入用户少的区域的剩余容量不能够分配给接入用户多的区域使用，造成整个系统的接入使用不均衡而且效率低下。 
2、一些设备可以采用手动连接或采用拨位开关变换的方式更换射频电路方向，但也极大的增加了系统的维护工作及不稳定性。 
3、当几个区域的接入用户流动造成流量不均衡移动的时候，手动方式无法满足动态移动性要求。 
发明内容
本发明提供一种新的ROF系统射频交换系统及射频交换方法，可 以根据每个区域接入用户的差异大小动态调节接入各区域的用户数，以达到资源均衡使用的目的。 
本发明通过以下技术手段实现： 
一种ROF射频交换系统，包含射频分合路矩阵模块、AP控制器模块、电源模块、ROF光载无线光收发模块，所述的射频分合路矩阵模块分别与ROF光载无线光收发模块、电源模块连接，还包含FPGA控制器模块，所述的FPGA控制器模块为现场可编程门阵列模块，所述的FPGA控制器模块连接所述的射频分合路矩阵模块，使系统的射频交换实现动态平衡。 
进一步的，所述的射频分合路矩阵模块包含射频开关，由所述的AP控制器输入的射频信号接入到射频开关矩阵输入端口，由射频开关实现该路射频信号的发送与截止，所述的发送或者截止信号同时被反馈给所述的射频开关连接FPGA控制器模块，FPGA控制器根据反馈信号监控及确认设备工作状态是否正常。 
进一步的，所述的AP控制器可以产生多个AP接入点，AP控制器经过数据通道将每个AP接入数量、各AP接入地点及各点接入IP数量传输给FPGA控制器模块。 
进一步的，还包含2G或者3G或者LTE射频业务接口模块及管理模块，所述的管理模块用于管理系统的网络功能。 
最后，所述的光载射频发射机模块将射频信号转换为光信号，以使信号在光纤中传输。 
一种在ROF射频交换系统中实现射频交换的方法，首先，平均分 布AP控制器的射频信号到若干划定业务区域；然后设定各业务区域用户数量调整触发值，当该区域用户量达到饱和并超过设定的触发值时，AP控制器反馈用户接入信息给FPGA控制器；接着，FPGA控制器启动，FPGA控制器通过内部均衡算法计算，计算出未饱和业务区域以及该区可进行调配的调配值，然后将饱和区的调配值数量的用户分配到其他未饱和区，同时生成一个新的射频信号控制布局表；FPGA控制器按新的射频信号控制布局表工作，并传送给射频分合路矩阵各路控制信号；射频分合路矩阵根据控制信号重新调整各个射频开关的控制状态，定向射频路由，实现均衡调节。 
进一步的，所述的内部均衡算法计算算法为预留优先分配算法。 
最后，所述的触发值为最大用户AP接入点与最小用户AP接入点的之间的用户数差值。 
以上通过FPGA控制器模块，通过智能识别及编程，组合成不同的控制模式及控制参数，动态调节射频信号的接入方向，实现射频信号的重新分配，使得区域接入差异减少并最终达到均衡接入，实现用户分享的WiFi无线带宽最大化。 
附图说明
图1为本发明的光载无线交换设备框图。 
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。 
目前现有技术ROF系统中在射频信号的选路方向上，基本都采用每一路射频信号电路直接连接射频光发射机，或者是多路射频信号采 用分合路器处理后由混合射频信号线连接到射频光发射机，所述的AP控制器、2G/3G/LTE模块连接到射频分合路矩阵连接到多个光载发射机，各个光载发射机连接到用户区域。 
如图1所示，本发明所涉及的ROF射频交换系统，包含AP控制器模块、射频分合路矩阵模块、电源模块、ROF光载无线光收发模块，FPGA控制器模块，所述的射频分合路矩阵模块分别与ROF光载无线光收发模块、电源模块连接，所述的FPGA控制器模块为现场可编程门阵列模块，所述的FPGA控制器模块连接所述的射频分合路矩阵模块，使系统达到最优使用效率的状态。 
射频分合路矩阵模块主要由射频开关组成，使得路射频信号经过不同的分合路状态实现射频信号的定向传输及交互，射频开关由FPGA控制器模块进行控制，并有一定的状态信号反馈回FPGA控制器模块。 
具体来说，所述的AP控制器输入的射频信号接入到射频开关矩阵输入端口，由射频开关实现该路射频信号的发送与截止，所述的发送或者截止信号同时被反馈给所述的射频开关连接FPGA控制器模块，FPGA控制器根据反馈信号监控及确认设备工作状态是否正常。 
AP控制器模块是常规的WiFi无线接入控制器，可以产生1-8个AP接入点，每一个AP接入点可以接入254个IP用户，每个AP接入点的接入用户数量及区域标识经过数据通道传送给FPGA控制器模块。 
2G/3G/LTE射频业务接口模块是ROF系统扩展的其他射频业务接口模块，使系统能够传输及接入更多的业务系统。 
还包含管理模块，所述的管理模块主要负责整个ROF系统的网络管理功能，实现设备的可网管性及可监控性。 
电源模块主要给系统各个模块提供供电电源。 
光载发射机，使射频信号转换为光信号在光纤中传输，达到能够实现远距离大容量的接入目的，可以实现多个业务区域，本实施例中为接入A、B、C、D四个业务区域，目前能够实现的系统接入方向可以达到8个业务区域的接入。 
该系统按照如下方法进行无线射频资源在多个业务区域的动态分配。 
首先，平均分布AP控制器的射频信号到若干划定业务区域；即AP控制器上多个AP接入点的射频信号平均分布到A、B、C、D四个业务区域，如AP1接入点接至A区域、AP2接入点接至B区域、AP3接入点接至C区域、AP4接入点接至D区域，各接入点最多可以接入254个用户。 
然后设定各业务区域用户数量调整触发值，当该区域用户量达到饱和并超过设定的触发值时，AP控制器反馈用户接入信息给FPGA控制器；所述的触发值为当前最大用户AP接入点与最小用户AP接入点的之间的用户数差值。 
具体来说为，当各区域用户量差异超过设定的触发值时，如当B区用户饱和，达到或超出254个用户时候，D区域的用户只有三十个， 在未饱和状态，拥有较多的空闲资源，这时候区域用户及流量非常不均衡，由AP控制器反馈该信息给FPGA控制器。 
接着，FPGA控制器启动，FPGA控制器通过内部均衡算法计算，计算出未饱和业务区域以及该区可进行调配的调配值，然后将饱和区的调配值数量的用户分配到其他未饱和区，同时生成一个新的射频信号控制布局表；所述的预留优先分配算法中，预留值主要是保障本方向的远端接入点有足够的接入数额，在保证本方向接入数不受影响的情况下，把该方向的射频接入信号分配到其他的繁忙方向，达到有效利用空闲资源的目的；同样，在受资助的其他方向接入总数量逐步减少到一定的控制值时，支持方能够优先回收资源，实现有目的的均衡分配各路AP射频信号。本实施例中，FPGA控制器采用预留优先分配算法，预留D区域需要占用的的最大IP值，计算剩余空闲射频资源的可分配值，然后将计算的可分配值的资源同时分配到B区及D区，达到均衡分担B区用户压力的目的，根据均衡算法生成一个新的射频信号控制布局表。 
最后，FPGA控制器按新的射频信号控制布局表工作，并传送给射频分合路矩阵各路控制信号。 
射频分合路矩阵根据控制信号重新调整各个射频开关的控制状态，定向射频路由，实现均衡调节。 
为保障射频信号接入的稳定工作，我们可以对AP的均衡值进行触发状态基本设置，如各个区域的接入用户差异达到50的时候，会自动触发射频交换动态均衡算法，实现射频信号的重新分配，使得区域 接入差异减少并最终达到均衡接入，实现用户分享的WiFi无线带宽最大化。 
本发明技术很好的解决了ROF光载射频交换设备中对无线接入的移动用户数量动态分配无线资源的问题，系统资源能够最大化发挥效用，让用户分享到最大的带宽。 
通过对ROF系统中的接入业务量自动计算及判断均衡机制，实现新的射频交换动态均衡算法计算出更好的应用模式，并自动实施应用方案，比现有的人工调整方式大大的减少了维护工作，提高了效率。 

Claims (8)

1.一种ROF射频交换系统，包含射频分合路矩阵模块、AP控制器模块、电源模块、ROF光载无线光收发模块，所述的射频分合路矩阵模块分别与ROF光载无线光收发模块、电源模块连接，其特征在于：还包含FPGA控制器模块，所述的FPGA控制器模块为现场可编程门阵列模块，所述的FPGA控制器模块连接所述的射频分合路矩阵模块，使系统的射频交换实现动态平衡。 
2.根据权利要求1所述的ROF射频交换系统，其特征在于：所述的射频分合路矩阵模块包含射频开关，由所述的AP控制器输入的射频信号接入到射频开关矩阵输入端口，由射频开关实现该路射频信号的发送与截止，所述的发送或者截止信号同时被反馈给所述的射频开关连接FPGA控制器模块，FPGA控制器根据反馈信号监控及确认设备工作状态是否正常。 
3.根据权利要求1所述的ROF射频交换系统，其特征在于：所述的AP控制器可以产生多个AP接入点，AP控制器经过数据通道将AP接入点数量、各AP接入点地点及各点接入IP数量传输给FPGA控制器模块。 
4.根据权利要求1所述的ROF射频交换系统，其特征在于：还包含2G或者3G或者LTE射频业务接口模块及管理模块，所述的管理模块用于管理系统的网络功能。 
5.根据权利要求1所述的ROF射频交换系统，其特征在于：所述的光载射频发射机模块将射频信号转换为光信号，以使信号在光纤中传输。 
6.一种在ROF射频交换系统中实现射频交换的方法，包含以下步骤： 
S1，平均分布AP控制器的射频信号到若干划定业务区域； 
S2，设定各业务区域用户数量调整触发值，当该区域用户量达到饱和并超过设定的触发值时，AP控制器反馈用户接入信息给FPGA控制器； 
S3，FPGA控制器启动，FPGA控制器通过内部均衡算法计算，计算出未饱和业务区域以及该区可进行调配的调配值，然后将饱和区的调配值数量的用户分配到其他未饱和区，同时生成一个新的射频信号控制布局表； 
S4，FPGA控制器按新的射频信号控制布局表工作，并传送给射频分合路矩阵各路控制信号；射频分合路矩阵根据控制信号重新调整各个射频开关的控制状态，定向射频路由，实现均衡调节。 
7.根据权利要求6所述的射频交换的方法，其特征在于：所述的S3中的算法为预留优先分配算法。 
8.根据权利要求6所述的射频交换的方法，其特征在于：所述的触发值为最大用户AP接入点与最小用户AP接入点的之间的用户数差值。 
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