FI97323C - Tietoliikennejärjestelmä - Google Patents

Description

97323

Tietoliikennejärjestelmä. - Dataöverföringssystem.

Esillä oleva keksintö kohdistuu tietoliikennejärjestelmään, ja erityisesti järjestelmään liikkuvien radio (RF) -yksiköi-5 den liittämiseksi kiinteään verkkoon tai järjestelmään, esim. PSN, ISDN, LAN tai PBX.

Nykyisin esimerkiksi solukkoradiojärjestelmässä liikkuvat radio (RF) -yksiköt ovat yhteydessä kiinteiden tukiasemien 10 kanssa, joissa on radiolähetin-vastaanottimet, jotka ovat liitetyt kytkentäohjauskeskukseen, mikä on puolestaan kytketty PSTN:ään. Ehdotetussa Telepoint-järjestelmässä johdottomat puhelimet (CT) kykenevät pääsemään PSTNrään radio-liikenteen kautta, jossa on kiinteät tukiasemat varustet-15 tuina radiolähetin-vastaanottimilla, jotka ovat suoraan kytketyt PSTNrään. Kummassakin näissä esimerkissä radiolähetin-vastaanottimet ja tukiasemat lisääntyvät liikkuvan käyttäjän ja PSTN:n tai muun verkon välisessä liittymässä. Nämä järjestelmät ovat tämän vuoksi monimutkaisia ja kalliita.

20 Tulevat järjestelmät haluavat tarjota parannettua kattavuutta, mukaanlukien useiden pienten radio-"solujen" tarjoaminen, ja tämän vuoksi vaaditaan monia tukiasemia ja radio-lähetin-vastaanottimia.

25 Vaikeudet tarkoituksenmukaisten tukiasemien sijaintipaikko-: jen löytämisessä ja niiden varustamisen kustannukset tekevät sellaiset konventionaaliset kehittelemiset mahdottomiksi; epäilemättä ne alentavat sellaisten projektien kaupallista houkuttelevuutta. Esillä oleva keksintö pyrkii tarjoamaan 30 tietoliikennejärjestelmän, jolla on yksinkertainen rakenne ja parannettu suorituskyky.

Ensimmäisen näkökannan mukaisesti keksintö tarjoaa tietoliikennejärjestelmän, johon kuuluu: yksi tai useampi radio-35 lähetin-vastaanotin useiden radiotaajuisten (RF) tietolii- kennelinkkien muodostamiseksi; useita kiinteitä radioportte-ja, joiden kautta RF-signaalit voidaan siirtää ja vastaanot- 2 97323 taa ilmateitse, joka järjestelmä on tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu kuituoptinen verkko RF-lähetin-vastaan-ottimien ja kiinteiden radioporttien liittämiseksi yhteen sekä RF-signaalien kuljettamiseksi optisten signaalien 5 avulla; ja useita radio/optisia liitäntöjä, joiden avulla RF-signaalit voidaan moduloida yhdelle tai useammalle optiselle signaalille ja demoduloida niistä, mitkä liitännät ovat RF-lähetin-vastaanottimien ja kuituoptisen verkon välissä, sekä kuituoptisen verkon ja kiinteiden radioport-10 tien välissä.

Esillä oleva keksintö tarjoaa lisäksi edellä kuvatun tietoliikennejärjestelmän, johon lisäksi kuuluu matriisikytkin valikoivasti liittämään lähetin-vastaanottimet ja radiopor-15 tit toisiinsa kuituoptisen verkon kautta.

Esillä oleva keksintö sallii lähetin-vastaanottimien keskittämisen tukikeskuksiin, ja sen seurauksena olevat edut teknisen ja kaupallisen hyödyn mielessä, sillä, että lähetin-20 vastaanottimet ovat valinnaisesti kytkettävissä kuituoptisen verkon kautta RF-portteihin.

RF-tietoliikennelinkitys voi olla esimerkiksi aikajakomulti-pleksoitua (TDM) tai taajuusjakomultipleksoitua (FDM).

25

Keksinnön edullinen suoritusmuoto kuvataan seuraavaksi esimerkkinä ja viitaten oheisiin kuvioihin, joissa:

Kuvio 1 on kaaviollinen lohkokaavio keksinnön edullisen 30 suoritusmuodon mukaisesta tietoliikennejärjestel mästä:

Kuvio 2 on kaaviollinen lohkokaavio optisesta matriisikyt-kimestä, joka voi muodostaa osan edullisesta suori-35 tusmuodosta; 3 97323

Kuvio 2b on kaaviollinen lohkokaavio RF-matriisikytkimes-tä, joka voi muodostaa osan edullisesta suoritusmuodosta; ja 5

Kuvio 3 on kaaviokuvanto keksinnön toisesta suoritusmuodosta.

Kuviossa 1 esitetty edullinen suoritusmuoto on monen käyttä-10 jän, alueen peittävä radiojakelujärjestelmä, joka käyttää optista verkkoa 2, 4 linkittämään kiinteät radiojakeluportit 1 keskitettyyn radio- ja muiden signaalien käsittelyn tukikeskukseen 10. Järjestelmän tärkeä tunnusmerkki on optisen kantoaallon käyttö, joka on moduloitu, esim. amplitudimodu-15 loitu, radiotaajuus (RF)-signaalin kanssa.

Sekä tukikeskukseen 10 että RF-portteihin 1 on järjestetty eri tavoin radio/optiset liitännät, jotka voivat sijoittaa signaalin optiselle kantoaallolle tai päinvastoin palauttaa 20 RF-signaalin optiselta kantoaallolta. Optisen kantoaallon modulointi voidaan saavuttaa käyttämällä soveliasta laser-laitetta sisäänmenevän RF-signaalin kanssa siten, että laserin ulostulo on tehokkaasti intensiteetti- tai amplitu-dimoduloitu RF-signaalin avulla. Tämän menetelmän yhteydessä 25 sopiva optinen detektori, joka vastaanottaa amplitudimodu-: loidun optisen signaalin, voi tuottaa suoran RF-ulostulon.

Esillä olevassa selityksessä termiä radio/optinen liitäntä käytetään tässä yhteydessä.

30 Radioporteilla 1 on kullakin radio/optinen liitäntä, joka vastaanottaa ja siirtää radiokantoaallot kiertävästä radiolaitteesta ja kiertävään radiolaitteeseen. Radiokantoaallot, jotka on tarkoitettu lähetettäväksi/vastaanotettaviksi keskitetystä asemasta, sijoitetaan optiselle kantoaallolle tai 35 otetaan siitä pois, esim. kuten edellä on kuvattu. Optinen verkko 2, 4, joka yhdistää radioportit 1 tukikeskukseen 10, on olennaisesti tavanomainen, jossa on optiset linkit, jotka 4 97323 kuljettavat RF-kantoaaltoa/kantoaaltoja optiselle kantoaal-lolle/kantoaalloille. Kukin optinen linkki on esitetty kaksisuuntaisena. Kuitenkin erilliset linkit voitaisiin järjestää kumpaakin suuntaa varten. Optisen järjestelmän sisäl-5 lä on optiset multiplekserit/demultiplekserit (M+D) 4. Kukin multiplekseri keskittää suuren joukon optisia kantoaaltoja, esim. X, X:ää pienemmälle määrälle optisia linkkejä. Demul-tiplekseri jakaa suuren joukon optisia kantoaaltoja yksilöllisille optisille linkeille.

10

Tukikeskuksessa 10 optinen järjestelmä 2, 4 on kytketty optiseen multiplekseriin ja demultiplekseriin (M+D) 14. M+D 14 on kytketty (valaisevana esimerkkinä) M:n optisen linjan avulla NxM matriisikytkimeen 13, mikä kuvataan alempana 15 yksityiskohtaisemmin. NxM matriisikytkin 13 sisältää N RF-linkkiä suurelle joukolle (N) radiolähetin-vastaanottimia 15. Radiolähetinvastaanottimet 15 on kytketty kytkimen 17 kautta suureen joukkoon (K) toisen verkon kanavia, mikä verkko voi olla ISDN, solukko, LAN, PBX jne. K voi olla 20 suurempi tai yhtä suuri kuin N. Niinpä tukikeskuksessa 10, keskusyksikkö 16 on kytketty kytkimeen 17, NxM matriisikytkimeen, ja multiplekseri/demultiplekseriin M+D 14 ohjaamaan optista, RF- ja kantotaajuusreititystä ja kytkentää, sekä koordinoimaan RF-kantoaaltojen ja kanavien varausta liikku-25 van laitteen yhteydessä.

t

Tukikeskuksen 10 keskeinen osa on NxM matriisikytkin 13.

Tämä multipleksoi minkä tahansa N:stä radiokantoaallosta mille tahansa Mistä optisesta siirtolinjasta, so. ei yhtään, 30 yksi tai useampi radiokantoaalloista voi olla millä tahansa optisista kantoaalloista minä tahansa ajankohtana. NxM matriisikytkin 13 voidaan muodostaa yhdellä kahdesta tavasta, kuten esitetty kuvioissa 2a ja 2b. Kussakin tapauksessa radio/optinen liitäntä sijoittaa keskeisistä lähetin-vas-35 taanottimista siirrettävät RF kantoaallot optisille kantoaalloille ja ottaa pois optisilta kantoaalloilta RF-kanto-aallot, jotka on tarkoitettu vastaanotettaviksi keskeisillä 5 97323 lähetin-vastaanottimilla. Kytkentä voi olla optinen (kuvio 2a), missä tapauksessa radio/optinen liitäntä on kytkimen "radiopuolella", tai kytkin voi olla radio (RF)-matriisikyt-kin (kuvio 2b) missä tapauksessa radio-optinen liitäntä on 5 kytkimen optisella "järjestelmäpuolella". Kummassakin tapauksessa kokonaistuloksena on se, että N radiolinjaa voidaan multipleksoida M:lie optiselle linjalle.

Edullisen suoritusmuodon mukaisen järjestelmän edut ovat 10 suuret. Käyttäjä voi päästä ulkopuoliseen verkkoon minkä tahansa radioportin 1 kautta sopivalla RF-lähetin-vastaan-ottimella, esim. johdottomalla puhelimella (CT), ja tulla kytketyksi vapaaseen N:stä lähetin-vastaanottimesta 15. Edellyttäen RF-kapasiteettia on saatavissa kaikkia N lähe-15 tinvastaanotinta voidaan käyttää kutsuihin tiettyyn porttiin radioporteista 1 tai tietystä portista radioporteista 1 tai kuten on todennäköisempää, lähetin-vastaanottimen käyttö voidaan jakaa järjestelmän radioporttien kesken. Tässä sijaitsee järjestelmän avainetu: radiolähetin-vastaanottimi-20 en keskittäminen. Esillä olevassa järjestelmässä radiolähe-tinvastaanottimet ovat keskitetyt, sallien taloudellisemman käytön ja helpottaen kunnossapitoa jne. Toinen merkittävä etu sisältää siirtomahdollisuuden eri vyöhykkeet tai alueet kattavien porttien välillä, yksinkertaisesti kytkemällä 25 optisten kantoaaltojen välillä, so. kytkemällä NxM mat-riisikytkimen 13 sisäpuolella. Myös diversiteetin (moni-tiemenetelmä) käyttö voidaan helposti saavuttaa keskeisesti kytkemällä tai yhdistämällä linkit kahteen tai useampaan porttiin, parantamaan näiden porttien kattamien liikkuvien 30 yksiköiden suorituskykyä. Lisäksi voidaan saavuttaa RF- järjestelmän edullinen käyttö, koska mikä tahansa kantoaalloista, joka on varattu palveluun, mieluummin kuin annettu osajoukko, voidaan dynaamisesti sijoittaa keskeisen tukikohdan avulla annettuun vyöhykkeeseen tai soluun. Siten RF-35 kantoaalto voidaan varata sekä vyöhykkeelle 1 ja vyöhykkeelle 4 mutta eri käyttäjille. Jonain muuna ajankohtana RF-kantoaalto voi olla sijoitettuna vain vyöhykkeelle 3. Käyt- 6 97323 täjien kokonaismäärä voi pysyä enemmän tai vähemmän vakiona koko järjestelmää varten mutta käyttäjien tiheys järjestelmän sisällä voi vaihdella. Esimerkiksi kaikki käyttäjät voivat siirtyä vyöhykkeestä 1 alas vyöhykkeeseen 4 kaikkien 5 keskeisten lähetin-vastaanottimien ollessa yhtäjaksoisesti aktiivisia. Mikäli lähetin-vastaanottimet sijoitettaisiin etäisesti kuhunkin vyöhykkeistä, sama lähetin-vastaanottimien lukumäärä kuin mitä tarvitaan keskuspaikassa, vaadittaisiin kussakin vyöhykkeessä kattamaan huippuliikennöintivaa-10 timus päivän aikana, vaikkakin ne voisivat pysyä toimettomina suuren osan ajasta. Kuvion 1 järjestelmää varten tarvittaisiin tällöin neljä kertaa enemmän lähetin-vastaanottimia kuin keskitetyssä rakenteessa, tästä johtuu keskitetyn suunnitelman parannettu väylöityssuorituskyky, lähetin-vastaan-15 ottimien järjestämisen kustannusten minimointi, kentällä olevien laitteiden määrän minimointi ja potentiaalisen alenemisen aikaansaaminen ylläpito- ja asennuskustannuksissa.

Siirtäminen vaatii tukilähetin-vastaanottimen muutoksen, kun 20 liikkuva yksikkö kulkee vyöhykkeiden kautta. Tämä ei ole enää välttämätöntä, koska kytkin, lohko 3, yksinkertaisesti kytkee aktiivisen lähetin-vastaanottimen annettua liikkuvaa yksikköä varten yhdestä vyöhykkeestä toiseen liikkuvan yksikön suorittaessa kauttakulun. Täten siirtokatkos pienenee 25 potentiaalisesti erittäin lyhyeen optiseen tai RF-kytkentä-aikaan verrattuna huomattavasti pitempään jaksoon, joka vaaditaan kytkemiseksi lähetin-vastaanottimien välillä.

Monien radiojakelujärjestelmien spektritehokkuus lisääntyy, 30 mikäli RF-lähetykset järjestelmän sisällä synkronoidaan.

Tämä on vaikeaa, mikäli lähetin-vastaanottimet levitetään useisiin kohtiin, mutta paljon suoraviivaisempaa, kun ne on keskitetty.

35 Keksinnön vaihtoehtoinen suoritusmuoto on esitetty kuviossa 3 ja se on hyvin samankaltainen kuvion 1 kanssa lukuunottamatta sitä, että optinen järjestelmä ei sisällä multiplek- 7 97323 sointia/demultipleksointia. Täten siinä ei ole mitään multiplekseri /demultipleksereitä M+D 4 ja NxM kytkimen 13 M ulostuloa on kytketty suoraan radioportteihin 1. Siinä on tämän vuoksi pysyvä 1:1 vastaavuus NxM kytkimissä 13 olevien 5 optisten linjojen ja radioporttien 1 välillä.

Esitetty keksinnön suoritusmuoto perustuu taajuusjaetun moninkertaisen pääsyn käyttöön, missä kukin tietoliikenne-linkki on erillisellä radiotaajuudella. Vaihtoehtona voitai-10 siin käyttää aikajaksotettua moninkertaista pääsyä, missä kukin tietoliikennelinkki esiintyy erillisessä aikaraossa yksittäisellä radiokanavalla. Tässä tapauksessa voi silti olla moninkertaisia lähetin-vastaanottimia tukikeskuksessa 10 kattamaan liikennöintivaatimus ja tämän johdosta tarjo-15 amaan taajuus/aikaraon uudelleenkäyttö radiojakeluporteissa 1. Kytkentä lähetinvastaanottimista 15 matriisikytkimiin 13 tapahtuu sitten N:n radiolinkin avulla, jossa on kussakin P aikarakoa, muodostaen NxP linkkiä kokonaisuudessaan matrii-sikytkimeen 13 lähetinvastaanottimilta 15. Tämän lähestymis-20 tavan laajennuksena on mahdollisuus hybridiseen aika- ja taajuusjaettuun pääsyjärjestelmään, jossa on moninkertaisia radiokantoaaltoja ja useita aikarakoja kussakin.

Esimerkki RF-kytkimen muodosta on esitetty kuviossa 4. Kuvio 25 esittää RF-matriisikytkimen kolmen jakelukohdan järjestelmää '· demonstroivana. RF-matriisikytkin liittää neljä radiolähe- tinvastaanotinta 51 (yhdessä niihin liittyvien isolaattori-piirien 52 kanssa) kolmeen piiriin, joista kukin syöttää jakelukohtaa kuituparin kautta. Kaksisuuntaiset RF-kytkennät 30 kaikkia tukiyksikön ja D.P.rn yhdistelmiä varten suoritetaan kytkimien kautta, jotka sallivat joko läpikytkennän tai kyt-kentäreitin eristämisen. Nämä kytkimet ovat tietokoneohjauksen alaisia.

35 Signaalit radiolähetin-vastaanottimista/radiolähetin-vas- taanottimiin 51 jaetaan/yhdistetään neljässä kolmitieyhdis-täjässä 53 (nämä ovat tosiasiallisesti 4-tieyhdistäjiä, 8 97323 varaulostulon syöttäessä skannausvastaanottimeen 52) kunkin ulostulon/sisäänmenon kulkiessa kytkimen kautta, joka voi eristää tämän ulostulon/sisääntulon. Kytkimistä signaalit menevät kolmesta 4-tieyhdistäjästä 55 yhden sisäänmenoihin 5 ja tästä D.P.:een tai D.P.-.stä kolmesta RF/optisesta liitän-nästä 56 yhden kautta.

Nämä kytkimet ovat mikroprosessorin ohjauksen alaisia ja sallivat RF-matriisin kytkeä minkä tahansa lähetin-vastaan- 10 ottimen mihin tahansa jakelupisteen yhdistelmään ja käänteisesti jakelupisteen mihin tahansa lähetin-vastaanottimien yhdistelmään. Täten tukiyksikkö voi syöttää kaikkia jakelu-kohtia samanaikaisesti, sitten vaihtamalla kytkimiä syöttää vain yhtä jakelukohtaa.

15

Kaksi esimerkkiä elementeistä optista kytkintä varten on esitetty kuviossa 5. Tässä suhteessa on kaksi perusteknologiaa; (i) bulkkioptiset laitteet ja (ii) ohjattuaaltoiset laitteet.

20

Bulkkioptinen kytkinelementti, esitetty kuviossa 5a, käyttää mekaanista tai fysikaalista optisen reitin uudelleensuun-tausta aikaansaamaan sisääntulevien optisten signaalien kytkemisen ulostuloporttien välillä. Esimerkki tämän tyyppi- 25 sestä kytkimestä on esitetty alempana yksittäistä sisään-: syöttöä varten, joka on kytkettävissä kahden ulosmenon välissä. Muut kytkinrakenteet, jotka käyttävät tätä perusra-kennelohkona varustavat 2x2 ja 2x4 kytkimet.

30 Ohjattuaaltoinen laitekytkentäelementti (esitettynä kuviossa 5b), käyttää sähköoptista efektiä vaihtamaan kytkimen oh-jausaaltojen optiset etenemisominaispiirteet käyttämällä sähköisiä kenttiä. Esimerkki tällaisesta laitetyypistä on Mach Zender Inteferometer (MZI) esitettynä kuviossa 5b.

35 Tämän tyyppinen kytkin voidaan laajentaa yksinkertaisesta 2x2 kytkinmatriisista ei-lohkoutuvaan 8x8 kytkinmatriisiin.

I m-t Ml· Ι·μΜ·

Claims (13)

1. 9 97323 • 1. Tietoliikennejärjestelmä, johon kuuluu: tukikeskus (10), jossa on yksi tai useampi radiolähetin-vastaanotin (15) 5 useiden radiotaajuisten (RF) tietoliikennelinkkien muodostamiseksi; useita kiinteitä radioportteja (1), joiden kautta RF-signaalit voidaan siirtää ja vastaanottaa ilmateitse; tunnettu siitä, että järjestelmään kuuluu kuituoptinen verkko (2,4) RF-lähetin-vastaanottimien (15) ja kiintei-10 den radioporttien liittämiseksi yhteen sekä RF-signaalien kuljettamiseksi optisten signaalien avulla; ja useita radio/optisia liitäntöjä (11), joiden avulla RF-signaalit voidaan moduloida yhdelle tai useammalle optiselle signaalille ja demoduloida niistä, mitkä liitännät (11) ovat RF-15 lähetin-vastaanottimien (15) ja kuituoptisen verkon (2,4) välissä, sekä kuituoptisen verkon (2,4) ja kiinteiden radio-porttien (1) välissä.
2. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tietoliikennejärjestelmä, 20 tunnettu siitä, että siihen lisäksi kuuluu matrii- sikytkin (13) valikoivasti liittämään lähetin-vastaanottimet (15) ja radioportit (1) toisiinsa kuituoptisen verkon (2,4) kautta.
3. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tietoliikennejärjes- • telmä, tunnettu siitä, että RF-linkit ovat taajuus- jakomultipleksoituja.
4. 4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen tietoliikennejärjes-30 telmä, tunnettu siitä, että RF-linkit ovat aikajak- somultipleksoituja.
5. 5. Patenttivaatimuksen 2, 3 tai 4 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että siihen kuuluu elimet
6. 35 RF-signaalien yhdistämiseksi yhteen tai useampaan RF-port-tiin (1) tai yhdestä tai useammasta RF-portista (1). 10 97323
7. 6. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että matriisikytkin (13) on tarkoitettu optisten signaalien kytkemiseksi ja optisen matriisikytkimen (13) ja yhden tai useamman RF- 5 lähetin-vastaanottimen (15) välissä on yksi tai useampi RF/optinen liitäntä (11).
8. 7. Jonkin patenttivaatimuksen 2-5 mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että matriisikytkin 10 (13) on tarkoitettu RF-signaalien kytkemiseksi, ja RF-mat- riisikytkimen (13) ja kuituoptisen verkon (2,4) välissä on yksi tai useampi RF/optinen liitäntä (11).
9. 8. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen tie-15 toliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että kuituoptisessa verkossa on optisten signaalien multipleksointi/de-multipleksointi.
10. 9. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen 20 tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että kuituoptinen verkko (2,4) sisältää optisten signaalien aallon-pituusreitityksen.
11. 10. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen 25 tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että kut-'· · sunsiirtoa radioporttien välillä ohjataan tukikeskuksessa kytkemällä radiolähetin-vastaanotin (15) yhdestä radiopor-tista (1) toiseen radioporttiin (1) matriisikytkimen (13) avulla. 30
12. 11. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että diversiteettitoiminto on järjestetty yhdistämällä tai kytkemällä kahden tai useamman radiopisteen välillä matriisikyt- 35 kennässä. 11 97323
13. 12. Jonkin edellä esitetyn patenttivaatimuksen mukainen tietoliikennejärjestelmä, tunnettu siitä, että dynaamista kanavan varausta ohjataan tukikeskuksessa (10). 12 97323