CN107295532A - 一种光纤分布系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光纤分布系统及通信方法，该系统包括：至少支持两种通信制式的N个接入网设备、连接各个接入网设备的主控单元、至少一个扩展单元，至少一个远端单元；主控单元，用于接收核心网网关发送的下行信号，根据下行信号中的通信制式标识，将下行信号分别发送至各个接入网设备，并接收调制后的多路光信号；主控单元，还用于将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，再分成多路相同的光信号分别发送给各个扩展单元；扩展单元，用于将接收到的光信号通过光纤发送给对应的远端单元；远端单元，用于将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去，该方法通过一次性系统建设方案实现多通信制式的信号覆盖。

Description

一种光纤分布系统及通信方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种光纤分布系统及通信方法。

背景技术

随着移动互联网不断深入发展，智能手机终端不仅能提供单纯的语音通信功能，同时还实现网页浏览、即时通信、购物、视频等移动互联网功能。这就要求各运营商需要同时提供语音和流量服务，并且流量的需求与日俱增。从目前看以LTE(Long TermEvolution，长期演进)为代表的4G网络在网速方面比2G和3G系统有巨大的优势，但是由于VoLTE(Voice over LTE，基于IMS的语音业务)目前并不成熟，所以基础的语音服务依然使用2G和3G网络，这就迫使运营商需要同时进行2G/3G和LTE网络的建设。

传统的网络建设以单模的BBU(Building Base band Unit，基带处理单元)+RRU(Radio Remote Unit，射频处理单元)模式，即各运营商要覆盖2G+LTE和3G+LTE网络，需进行两套网络的建设，这导致机房、电源、铁塔、传输和覆盖设备的成本均要成倍增加，而且物业协调，站址的选择都非常困难。

发明内容

本发明实施例提供一种光纤分布系统及通信方法，通过一次性系统建设方案实现多通信制式的信号覆盖。

本发明方法包括一种光纤分布系统，其特征在于，该系统包括：至少支持两种通信制式的N个接入网设备、连接各个接入网设备的主控单元、连接所述主控单元的至少一个扩展单元，以及与所述扩展单元连接的至少一个远端单元；

所述主控单元，用于接收核心网网关发送的下行信号，根据所述下行信号中的通信制式标识，将所述下行信号分别发送至与所述通信制式标识对应的各个接入网设备，并接收来自所述各个接入网设备调制后的多路光信号；

所述主控单元，还用于将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，再分成多路相同的光信号分别发送给各个所述扩展单元；

所述扩展单元，用于将接收到的光信号通过光纤发送给对应的所述远端单元；

所述远端单元，用于将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去。

基于同样的发明构思，本发明实施例进一步地提供一种通信方法，该方法包括：

主控单元通过接收来自核心网网关的下行信号，根据所述下行信号中的通信制式标识，将所述下行信号分别发送至与所述通信制式标识对应的各个接入网设备；

所述主控单元接收来自所述各个接入网设备调制后的多路光信号，并将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，并将所述一路光信号分成多路相同的光信号分别发送给各个所述扩展单元，以使所述扩展单元将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去。

本发明实施例提供的光纤分布系统使用多模的远端覆盖方案，将传统需要多次或多套系统的建设方式，改变为只需要一次性建设，大大节省了建设成本，并且降低了物业协调和站址选择难度。同时该系统将网络建设分为信源侧和覆盖侧，信源侧包括使用主控单元和各通信制式的接入网设备，其中一个接入设备通过网关连接核心网网管，这些设备均统一放置在机房。覆盖侧包括扩展单元、远端单元、传输网络等零散分布的设备，覆盖侧一次性建设，如果后续有扩容需求只需要在机房增加信源，无需对网络覆盖建设进行投入。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的基于Femto Cell的光分布系统的组网框图；

图2为本发明实施例提供的信源内部信号处理框图；

图3为本发明实施例提供的通信方法的信号流程示意图；

图4为本发明实施例提供的分布式系统各部分的交互示意图一；

图5为本发明实施例提供的分布式系统各部分的交互示意图二；

图6为本发明实施例提供的主控单元内部信号处理框图；

图7为本发明实施例提供的扩展单元内部信号处理框图；

图8为本发明实施例提供的远端单元内部信号处理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例提供了一种光纤分布系统及通信方法，用以解决混合组网的问题。其中，需要说明的是，本申请所述方法和光纤分布系统基于同一发明构思，由于所述方法和所述光纤分布系统解决问题的原理相似，因此光纤分布系统与方法的实施例可以相互参见。

本发明实施例提供一种将不同通信制式的通信系统进行混合组网的光纤分布系统，例如2G与LTE或3G与LTE可混合组网的光分布系统，可以支持2G、3G、LTE无线信号融合覆盖，同时该光纤分布系统还可以提供信源扩容的功能。

具体地，本发明实施例所提供的光纤分布系统主要包括以下部分：(1)核心侧；(2)信源侧；(3)覆盖侧。其中，核心侧包括核心网和网关；信源侧包括各种通信制式的接入网设备和主控单元；覆盖侧包括多个扩展单元和远端单元。例如，参见图1所示的光纤分布系统架构示意图。

在图1中，Femto Cell与主控单元的连接使用光纤连接，通常支持3.072G标准CPRI；另外，主控单元与扩展单元间使用光纤连接，由于需要实现LTE扩容功能，即要传输多个LTE小区信号，一般使用6.144或9.8G的标准CPRI，为实现较大数据量传输，一般会加入数据压缩算法；扩展单元与远端单元间使用复合光缆连接，包含一根光缆和一根电缆，可同时传送CPRI信号和供电，通常使用3.072G标准CPRI和-48V的标准通信电源远供，为实现较大数据量传输，一般会加入数据压缩算法。图2是系统中Femto Cell的框图，与传统的FemtoCell不同，该Femto Cell没有射频部分，只是作为基带处理单元，一端为网口接网关，一端为光口接主控单元。

其中，信源侧的各种通信制式的接入网设备对应为2G Femto Cell、3G FemtoCell以及LTE Femto Cell等。其中，不同通信制式的Femto Cell主要实现各个通信制式信号的基带处理。

图3给出了图1中的各个部分的处理流程示意图，主控单元是整个系统的核心单元，针对下行信号，负责将Femto Cell的信号接入并进行速率转换、压缩，分合路，同时根据需求进行小区分裂和扩容操作，最后将信号传送到覆盖侧的设备。针对上行信号，负责将覆盖侧设备信号接入后，上行将相同制式或小区的信号合路，并经过速率转换、解压缩操作，传送到相应的Femto Cell。

需要说明的是，各个Femto Cell和主控单元可以集中放在机房，也可以根据不同场景增减Femto Cell的数量，容量的精确覆盖无需增加工程施工量。在图1中，信源侧的多个Femto Cell中，只有一个是主Femto Cell，用于接入网关，提供所有Femto Cell的数据回传通道，主Femto Cell与网关间为千兆以太网传输，该主Femto Cell作为桥梁，将核心网的下行信号转发至主控单元，并将主控单元发送的上行信号转发至核心网。在一种可能的设计中，也可以将主控单元与网关直连，各个Femto Cell再与主控单元级联，主控单元作为桥梁，将核心网发送的下行信号转发至各个Femto Cell，将各个接入Femto Cell的回传信号转发至核心网，在本发明实施例下文中以图1所示的连接结构进行说明。

其中，覆盖侧包括扩展单元和远端单元，扩展单元可实现菊花链的级联，同时可接8个远端单元的星型连接。同时还可以为远端单元提供远程供电，避免现场取电。远端单元是最终的覆盖单元，是系统中数目最多的设备，主要负责最终射频信号的覆盖。

基于上述光纤分布系统，本发明实施例提供一种通信方法交互流程示意图，针对下行信号，如图4所示，具体包括如下步骤。

步骤S201，核心网通过主接入网设备向主控单元发送下行信号，其中，下行信号中包含通信制式标识。

步骤S202，主控单元通过主接入网设备接收来自核心网网关的下行信号，根据所述下行信号中的通信制式标识，将所述下行信号分别发送至与所述通信制式标识对应的各个接入网设备。

步骤S203，接入网设备对接收到的下行信号进行调制，并将调制后的下行信号发送至主控单元。

步骤S204，所述主控单元接收来自所述各个接入网设备调制后的多路光信号，并将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，并将所述一路光信号分成多路相同的光信号分别发送给各个所述扩展单元。

步骤S205，所述扩展单元将接收到的光信号通过光纤发送给对应的所述远端单元。

步骤S206，远端单元将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去。

针对上行信号，如图5所示，具体包括如下步骤。

步骤S301，远端单元对接收到的上行信号进行信号处理，将处理后的信号通过光口发送至扩展单元。

步骤S302，扩展单元将接收到多路光信号发送给所述主控单元。

步骤S303，所述主控单元接收来自所述扩展单元的多路光信号，并将接收到的多路光信号分别发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备。

步骤S304，所述主控单元接收来自所述对应的接入网设备解调后的多路光信号。

步骤S305，将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号后通过所述第一接入网设备发送至所述核心网网关。

进一步地，在步骤S303中，主控单元将接收到的多路光信号中的相同通信制式标识的多路光信号合成一路光信号后再发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备。这样，可以尽可能将同一通信制式的信号统一发送至一个接入网设备进行处理。

在上述方法中，主控单元可以将多路光信号合成一路，也可以将一路光信号分成多路光信号，主要是因为主控单元内部包括分合路模块；具体地，所述分合路模块针对下行信号，将其广播到对应的输出光口；针对上行信号，将同一通信制式的光信号合成一路光信号后通过输入光口输出。

其中，主控单元的结构示意图如图6所示，一端使用3.072G光口接基带的FemtoCell，可以接FDD-LTE Femto Cell、TDD-LTE Femto Cell、GSM Femto Cell和3G FemtoCell，另一端通过各个光口与各级扩展单元连接。其中，各个Femto Cell所能够支持的中移动频带带宽信息如表一所示。

表一

由上表可知，由于中移动的TDD-LTE频段有50MHz，即可支持20MHz单载波和2×20MHz的载波聚合，所以主控单元设计可接单载波和双载波兼容的设计。同时FDD-LTE与GSM通频段，可将FDD-LTE和GSM合路后统一传输。从接Femto Cell侧看，主控单元可接多个TDD-LTE和FDD-LTE的基带Femto Cell，然后根据容量需求分配到覆盖侧的扩展单元和远端单元实现小区分裂和扩容，具体接Femto Cell的数目可根据硬件能力设计。但对于GSM和3G的信号，只是为覆盖语音业务，通常只接1个，然后广播到覆盖侧。

针对TDD-LTE链路，可将接入速率为30.72MHz的信号转换为40.96MHz信号，如果单载波直接传输，如果双载波可将两载波信号均变换为40.96MHz信号，经过DDS搬频合路后传输。针对GSM链路，需要先将200KHz的窄带信号转换为速率为30.72MHz的宽带信号，并通过DDS搬频，然后与FDD-LTE链路的搬频后的信号合路，组成统一的30.72MHz的混模信号。

理论上只要主控单元留给接Femto Cell的光口足够多，就能接入很多的LTE信号，但是由于接扩展单元的光口速率有限(最多9.8G，基于成本考虑本发明中为6.144G)，所以需要在不影响性能的基础上最大的缩减传输速率，保证用较低速率的光模块传输最大带宽的信号。本发明实施例进一步地使用动态截位算法，将每个所述接入网设备调制后的光信号的位宽压缩到设定比特位；对压缩后的光信号进行编码后合成一路光信号，所述一路光信号包含的载波个数与连接所述扩展单元的光口传输速率相对应。

具体来说，第一步，信号压缩，本发明实施例中使用动态截位算法，可将传输信号的位宽压缩到10bit，即实时监控信号，当小信号时截断高位符号位，当大信号时截断低位符号位，从实际效果看，通过该方法将信号压缩到10bit，基本上不影响信号的动态。第二步，组解帧，本发明实施例中所有的组解帧CRPI传输引入66B/64B编码，取代传统的10B/8B编码，传统的CPRI传输监控信息的控制字，是每15bit插入1bit，本发明中使用每47bit插入1bit，综合两者编码效率提高近25％；第三步，通过路由切换模块，按需分配信号到各个扩展单元。

需要说明的是，对于双载波信号还需要进行速率转换，其中，单路信号传输速率可按照以下公式计算：

信号传输速率＝信号速率×位宽×基带数据直流平衡编码×控制字

所以一个支持MIMO的双载波TDD-LTE Femto Cell经速率转换和压缩后的传输速率为：40.96×10×2×66/64×48/47＝1725.548936MHz

一个支持MIMO的单载波FDD-LTE Femto Cell与GSM Femto Cell信号合路并压缩后的传输速率为：

30.72×10×2×66/64×48/47＝1294.161702MHz

由此可知3.072G光口可以传输1个双载波TDD-LTE Femto Cell信号，1个单载波FDD-LTE Femto Cell与GSM Femto Cell混模信号。6.144G光模块可以传输2个双载波TDD-LTE Femto Cell信号，2个单载波FDD-LTE Femto Cell与GSM Femto Cell混模信号。所以无论主控单元接多少个TDD或FDD-LTE Femto Cell，最终都最多各选取两个的信号向扩展单元传输。如何选取是通过路由切换实现。即主控单元会通过Femto Cell的设备ID自动识别各个光口接入的Femto Cell，并呈现到工程维护软件上，工程人员可通过现场情况进行人工设置，这样主控单元每个连接扩展单元都传2个小区。可见，本发明实施例主控单元对多个Femto Cell的信号按需求实现上行合路，下行广播功能，同时进行速率转换，压缩解压缩，最大化实现光纤传输带宽。

进一步地，图7是扩展单元的内部信号处理图，扩展单元有两个速率为6.144G的光口，其中一个接主控单元，一个接下一级的扩展单元，最多建议级联4级。每个扩展单元有8个3.072G光口，可接8个远端单元。扩展单元可将下行信号透传到下一级扩展单元，但由下一级扩展单元传输的上行信号需要与本扩展单元接的远端的上行信号合路才能回传到上一级扩展单元或主控单元。由于接远端单元的光口为3.072G，所以只能将主控单元的6.144G中TDD-LTE和FDD-LTE信号的一半和GSM信号传到远端单元，而同一个扩展单元下的远端可以是不同的LTE小区，即实现远端覆盖级的小区分裂。

图8是远端单元，负责信号的覆盖，支持四个射频通道，两个TDD-LTE射频通道和两个FDD-LTE与GSM混模通道，实现多制式多模覆盖。

综上，本发明实施例提供的光纤分布系统通过引入主控单元，可以在网络中接入2G/3G和LTE Femto Cell，可实现多制式的混合组网，同时还可接入多个LTE Femto Cell，实现系统的容量分配和扩容，组网灵活；本发明实施例中主控单元可将多个Femto Cell的回传信号提取出，并通过主Femto Cell回传到核心网，即多个Femto Cell只需要提供一个物理回传通道，极大降低工程施工难度。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种光纤分布系统，其特征在于，该系统包括：至少支持两种通信制式的N个接入网设备、连接各个接入网设备的主控单元、连接所述主控单元的至少一个扩展单元，以及与所述扩展单元连接的至少一个远端单元；

所述主控单元，用于接收核心网网关发送的下行信号，根据所述下行信号中的通信制式标识，将所述下行信号分别发送至与所述通信制式标识对应的各个接入网设备，并接收来自所述各个接入网设备调制后的多路光信号；

所述主控单元，还用于将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，再分成多路相同的光信号分别发送给各个所述扩展单元；

所述扩展单元，用于将接收到的光信号通过光纤发送给对应的所述远端单元；

所述远端单元，用于将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去。

2.如权利要求1所述的光纤分布系统，其特征在于，针对上行信号，还包括：

所述远端单元，用于将接收到的终端发射的射频信号添加相应的通信制式标识后通过光纤发送给对应的所述扩展单元；

所述扩展单元，用于将接收到多路光信号发送给所述主控单元；

所述主控单元，用于将接收到的多路光信号分别发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备，并接收来自所述对应的接入网设备解调后的多路光信号；

所述主控单元，用于将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号后发送至所述核心网网关。

3.如权利要求2所述的光纤分布系统，其特征在于，所述主控单元具体用于：将接收到的多路光信号中的相同通信制式标识的多路光信号合成一路光信号后再发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备。

4.如权利要求2所述的光纤分布系统，其特征在于，所述主控单元具体用于：

利用动态截位算法，将每个所述接入网设备调制后的光信号的位宽压缩到设定比特位；

对压缩后的光信号进行编码后合成一路光信号，所述一路光信号包含的载波个数与连接所述扩展单元的光口传输速率相对应。

5.如权利要求1或2所述的光纤分布系统，其特征在于，所述主控单元内部包括分合路模块；

所述分合路模块针对下行信号，将其广播到对应的输出光口；针对上行信号，将同一通信制式的光信号合成一路光信号后通过输入光口输出。

6.如权利要求1或2所述的光纤分布系统，其特征在于，还包括：

所述主控单元通过光口菊花链级联至多八个所述扩展单元，各个所述扩展单元通过复合光缆至多星形连接八个所述远端单元。

7.一种通信方法，其特征在于，该方法包括：

主控单元通过接收来自核心网网关的下行信号，根据所述下行信号中的通信制式标识，将所述下行信号分别发送至与所述通信制式标识对应的各个接入网设备；

所述主控单元接收来自所述各个接入网设备调制后的多路光信号，并将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，并将所述一路光信号分成多路相同的光信号分别发送给各个所述扩展单元，以使所述扩展单元将接收到的光信号转换成相应的通信制式的射频信号后发射出去。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，针对上行信号，还包括：

所述主控单元接收来自所述扩展单元的多路光信号，并将接收到的多路光信号分别发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备；

所述主控单元接收来自所述对应的接入网设备解调后的多路光信号，并将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号后通过所述第一接入网设备发送至所述核心网网关。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主控单元将接收到的多路光信号分别发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备，包括：

所述主控单元将接收到的多路光信号中的相同通信制式标识的多路光信号合成一路光信号。

所述主控单元将合路之后的多路光信号分别发送至与所述通信制式标识对应的接入网设备。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述主控单元将接收到的调制后的多路光信号合成一路光信号，包括：

所述主控单元利用动态截位算法，将每个所述接入网设备调制后的光信号的位宽压缩到设定比特位；

所述主控单元对压缩后的光信号进行编码后合成一路光信号，所述一路光信号包含的载波个数与连接所述扩展单元的光口传输速率相对应。