JP4995676B2

JP4995676B2 - パッシブ光ネットワーク（ｐｏｎ）上で無線通信を提供するシステムおよび方法

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Publication number: JP4995676B2
Application number: JP2007234043A
Authority: JP
Inventors: フジュンキァン; ワンティン; キァンダユー; ルオユアンキュ; 剛彦末村; 真渋谷
Original assignee: NEC Laboratories America Inc
Current assignee: NEC Laboratories America Inc
Priority date: 2006-09-12
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2008072714A

Description

本発明はネットワークシステムに関し、より詳細には、無線インタフェースが専用の光ファイバーリンクを通して拡張されるネットワークに関する。

インターネットプロトコル（ＩＰ）テレビ（ＩＰＴＶ）のようなブロードバンドアプリケーションの出現は、その低価格化と大容量化により、「ファイバー・トゥ・ザ・「ｘ」」（ＦＴＴｘ：特定形態の顧客宅内へのファイバー）の速やかな配備を、特にパッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）により促進している。ＰＯＮの加入者数の増加とともに、ＰＯＮ機器の年間売上高はそれに応じて成長していくものと予想される。

ブロードバンド無線アクセス（（ＢＷＡ）技術は、その高い柔軟性および迅速なサービス展開の可能性により高い関心を集め、従来の有線によるユーザや、ケーブルおよびＤＳＬが利用できない農村地域のユーザに対するブロードバンドサービスを可能にしている。ＢＷＡの採用が進む速さは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｄ／ｅＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）が標準化されて以降、非常に速くなった。したがって、グローバルなＷｉＭＡＸ機器の市場は大幅に成長すると予測されている。

サービスプロバイダは、無線と有線のネットワークを既存のアクセスネットワークソリューションの範囲内で別々に処理していた。このことは、これらの個別のネットワークの間を接続する専用リンクを設定することを含んでいる。

電話局から基地局に接続するための専用リンクに対して、現在のソリューションは、Ｔ１／Ｅ１またはＴ３／ＯＣ−３のような複数の時分割多重（ＴＤＭ）リンク、イーサネット（登録商標）のような非同期パケットリンク、またはマイクロ波／無線のポイントツーポイントリンクを使用して、加入者装置のトラフィックを基地局で終端している。他のソリューションでは、ファイバー上の無線周波数（ＲｏＦ）が情報を送信するために使用されている。このようなソリューションは、各基地局に対して専用のファイバーリンクを必要とするので、高価な実装が必要となる。

これらのソリューションには以下の欠点がある。それらは電話局への専用の有線回線の接続が必要である。なお、マイクロ波／無線のポイントツーポイントリンクは専用の有線回線の接続を不要にするが、購入および維持が高価なマイクロ波／無線通信機器が付加的に必要となる。さらに、基地局と電話局間のインタフェースおよび／または機器とが管理コストを増加させる。

他の手法として、既存のネットワークインフラを利用するというものがある。例えば、住宅地区に無線サービスを提供するために、ＰＯＮＯＮＵ（光ネットワークユニット）で無線トラフィックを終端している既設のＰＯＮネットワークを使用することができる。この手法は、有線通信の容量が基地局に専用とはならず、その容量が異なるアプリケーション間で共有されるという点を除けば、上述した手法と同様である。このソリューションでは無線サービスを搬送するのに、ある有線帯域を割り当てる必要があるので、トラフィックの多いシナリオにおいて実現するのは難しい場合が多い。

専用リンクまたはカスケード接続は経済的ではない。適切なソリューションは、ネットワーク管理を単純化しつつ、既存のまたは構築中のネットワークインフラを最大限に活用すべきである。無線アクセス技術の展開の柔軟性および容易性と、光アクセス技術のブロードバンド性は互いに優良に補完しあう。この相補的関係および２つの技術の迅速な開発が、光ネットワークとブロードバンド無線アクセスネットワークの両者を統合した、異種混合のネットワークのコスト効率の良い実装を提供する。この異種混合のネットワークは、ネットワーク資源を効率的に活用し、管理費および維持費を低減することもできるはずである。

本原理に基づくＰＯＮネットワーク上の無線通信は、これらの要件を備えている。ＰＯＮおよび無線アクセスネットワークは、近い将来に広く配置されるだろう本実施形態により、ＰＯＮインフラを利用してサービスエリアを拡大し、有線接続では経済的に接続できない顧客のみならず、携帯／移動端末の顧客にもブロードバンド無線サービスを迅速に配信する。本手法は、また無線基地局（ＢＳ）を電話局に統合（プルアップ）することによりＰＯＮ帯域幅を節約する。

（具体的な技術例としてＷｉＭＡＸを利用して）無線基地局を電話局に統合し、かつ低コストで携帯サービスと固定サービスの両方を顧客に配信可能にするソリューションが開示される。無線基地局がギガビットＰＯＮ（ＧＰＯＮ）インフラを利用してリモートサイトまでアンテナ（ＲＦモジュール）を拡張し、その結果、無線信号が同一のＰＯＮファイバーリンクを通してＰＯＮ信号と並行して送信される。ファイバー上の無線信号は、ファイバー上の中間周波数（ＩＦ、アナログ）、またはファイバー上のデジタル化された信号（例えばデジタル化されたＩＦ信号）であってもよい。信号を並列に送信する多重化方式は、サブキャリア変調（ＳＣＭ）多重化方式および／または光波長分割多重方式（ＷＤＭ）を含んでいてもよい。受信機側では、信号を分離するためにフィルタを使用することもできる。

一実施形態において、波長分割多重化パッシブ光ネットワーク（ＷＤＭ−ＰＯＮ）を使用することができ、このネットワークの多重化方式は、ＷＤＭ、ＳＣＭ、およびＴＤＭ（時分割多重化方式）を含んでいてもよい。ＳＣＭ多重化方式を利用して必要な容量を扱うことができる場合、ＰＯＮ上の無線通信は、個々の波長に一意的なサブキャリアを利用する「並列信号検出」（ＰＳＤ）も利用することができ、基地局（ＢＳ）の屋内ユニット（ＩＤＵ）またはＢＳ屋外ユニット（ＯＤＵ）の各位置で単一の光受信機が用いられる。本発明の実施形態は、ＰＯＮのような既設のファイバーリンク上の帯域幅を利用して情報を送信することを良好に許容するので、大幅にコストが低減される。

ネットワークシステムおよび方法はサービスプロバイダの電話局に統合された無線基地局を含んでいる。その無線基地局は顧客に携帯サービスおよび固定サービスを提供するように構成される。パッシブ光ネットワークは、電話局で無線基地局に接続され、無線基地局からの無線信号がリンクを通してパッシブなファイバーネットワーク信号と並列に送信されるように、無線基地局の無線動作用のアンテナをリモートサイトまで拡張するリンクを提供する。

有線サービスおよび無線サービスを同時に提供する方法は、顧客に携帯サービスおよび固定サービスを提供するように構成されている無線基地局をサービスプロバイダの電話局に統合すること、電話局でパッシブ光ネットワークを無線基地局に接続してリンクを提供し、無線基地局の無線動作用のアンテナをリモートサイトまで拡張すること、無線基地局からリンクを通してパッシブなファイバーネットワーク信号と並列に無線信号を送信すること、を含んでいる。

これらおよび他の特徴および利点は、添付の図面に関して読まれるべき、その例示となる実施形態に関する以下の詳細な説明から明白になるであろう。

本原理による実施形態は、ネットワークの管理を単純化しながら、既存のまたは構築中のネットワークインフラを最大限に利用するように考案された、パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）ソリューション上の無線通信を提供する。本原理よれば、マイクロ波アクセス（ＷｉＭＡＸ）の世界的相互運用が、複数の距離にわたって無線データを提供することを目的として、例示の電気通信技術として使用されるだろう。無線アクセス技術としてのＷｉＭＡＸおよび光アクセス技術としてのＧＰＯＮ（ギガビットＰＯＮ）を例示目的のためにここで説明するが、他の技術も考えられるので、本発明はこれに制限されるものとして解釈されるべきでない。

なお、図に示した構成要素をハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせの種々の形態で実施できることが理解されるに違いない。これらの要素は、１つまたは２つ以上の構成要素のハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで実施されるのが好ましい。この構成要素は、プロセッサおよびメモリ、および入力／出力インタフェースを持つ適切にプログラムされた汎用のデジタルコンピュータ等を含んでいてもよい。ソフトウェアは、ファームウェア、常駐のソフトウェア、マイクロコード等を含んでいるが、これに限定されるものではない。

ここで、類似の参照番号が同一または類似の要素を示す図面、および最初に図１を参照して、ＰＯＮネットワークアーキテクチャ１００上の無線通信を一実施形態により例証的に示す。アーキテクチャ１００は、ＧＰＯＮ基地局１０２とＷｉＭＡＸ基地局１０４の両者を電話局１０８に統合している。ＷｉＭＡＸ信号はＧＰＯＮファイバーリンク１１０を通してＧＰＯＮ信号と並列に送信される。電話局１０８は、ギガビットイーサネット（登録商標）（ＧｂＥ）、ポイントオブサービス（ＰＯＳ）、光クロスコネクト（ＯＣ−Ｘ）等のような、システム機能およびコアインタフェースを実行し、保持しているクライアントインタフェース／送出プロセッサ１０１を含んでいてもよい。ルーティングエンジン１０５およびスイッチファブリック１０７も、顧客への信号および顧客からの信号を適切にルーティングするように設けられている。再構成可能な光アッド／ドロップマルチプレクサ（ｒｏａｄｍ）モジュール１０３が信号をルートするために設けられている。電話局１０８は、インターネットまたは公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）１４０の末端にあるエッジノード１１２であるのが好ましい。エッジノード１１２は、屋内ユニットであることが好ましいＷｉＭＡＸ基地局１０４、および他の有線アクセスインタフェース、例えばコアインタフェースのみならずＰＯＮＯＬＴ（光加入者線端局装置）をも統合している。

ＷｉＭＡＸ屋内ユニット１０４は、ＷｉＭＡＸＭＡＣ（媒体アクセス制御）と中間周波数（ＩＦ）ＰＨＹ（物理層）とを含んでいる。リモート無線タワー１２０は、無線周波数（ＲＦ）機能がタワー１２０のためのリモートノードに残されるので、単純化される。ＷｉＭＡＸ屋内ユニット１０４（例えば電話局１０８の内部）と屋外の（例えばリモートタワー１２０）ユニット（ＩＤＵとＯＤＵ）間の信号は、ＧＰＯＮファイバーリンク１１０を通して送信される。干渉を回避し、ＧＰＯＮ容量を確保するために、サブキャリア変調（ＳＣＭ）は好ましい多重化方式であり、例えば、ＷｉＭＡＸ信号１２４は、ベースバンドＧＰＯＮ信号から分離することのできるサブキャリア周波数ｆ１に変調される。

このアーキテクチャ１００は、ＧＰＯＮ帯域幅を占有することなく無線基地局を電話局１０８まで引き上げて、搬送波が有線および無線の両方の顧客を同時にサポートすることを可能にするものであり、設備、設置、および運転のコストを低減しうる。有線の用途および無線の用途の要求が共に高まるにつれ、このソリューションは非常に有用である。ＧＰＯＮリンク１１０は、複数の家庭１３３（ＦＴＴＨ）および企業１３５（ＦＴＴＢ）にサービスを提供する、ファイバー１３０およびスプリッタ１３２のネットワークを通って信号を分配する。

図２Ａ、２Ｂおよび２Ｃを参照して、本原理によるＰＯＮネットワークアーキテクチャ上で無線通信をサポートするオーバーレイシステムアーキテクチャが示されている。図２Ａは、ＷｉＭＡＸＢＳ屋内ユニット１０４およびＧＰＯＮＯＬＴ１０２を備えた電話局の装置図を示している。図２ＢはリモートＷｉＭＡＸＲＦモジュール１０４’を示している。図２Ｃは、同一の筐体（シャーシ）に統合された電話局の装置を示している。本原理による実施形態は、ＯＬＴ１０２とＷｉＭＡＸ基地局（ＢＳ）１０４が同一の筐体（図２Ｃ）に統合されているか、または別々に（図２Ａ）配置されている（ＷｉＭＡＸサービスが既存のＧＰＯＮネットワーク上に配置されるか、またはＷｉＭＡＸＢＳおよびＧＰＯＮＯＬＴが異なるベンダーによって提供される場合に有用である）かのいずれかの事例をサポートする。

図２ＡのＯＬＴ１０２とＷｉＭＡＸＢＳ１０４を分離したソリューションでは、ＧＰＯＮＯＬＴ１０２とリモート加入者装置（ＧＰＯＮ配分ファイバーによる）を別々に接続している、ＷｉＭＡＸＢＳ１０４からの２つの光ファイバーインタフェース２０４および２０６がある。図２Ｃの単一筐体のソリューションでは、ＯＬＴ１０２は筐体バックプレーン２１０を通してＷｉＭＡＸＢＳ１０４に接続でき、また同じ電気光（Ｅ／Ｏ）変調器２１１および受信機２１２を共有できる。

図２ＡのＷｉＭＡＸＢＳ１０４は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）モデム２２０（上位レイヤ処理と同様に）と、ＳＣＭ変調器２１１（周波数ｆ１を使用した）と、光送信機２２４および受信機２２６と、光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＭＵＸ／ＤｅＭＵＸ）２２８と、光カプラ／スプリッタ２３０と、を含んでいる。図２ＡのＯＦＤＭモデム２２０の入力／出力信号は、議論を簡単にするために例としてＩＦを使用するものとする。光送信機２２４は、ＳＣＭ変調信号によって駆動される粗い波長分割多重化方式（ＣＷＤＭ）レーザ、またはＣＷＤＭレーザおよびＳＣＭ変調信号によって駆動される個別の変調器であってもよい。ＧＰＯＮシステムは、下りストリームおよび上りストリームに対して、好ましくは１４９０ｎｍおよび１３１０ｎｍの光波長を別々に使用して、無線信号がＧＰＯＮネットワークを通過できることを確保しているので、ＳＣＭ変調無線信号も、下りストリーム波長として１４９０ｎｍ、上りストリーム波長として１３１０ｎｍを使用する。なお、他の波長の組み合わせも考えられる。

干渉なく他の波長をサポートするＧＰＯＮシステムでは、ＧＰＯＮ上でＷＤＭを使用した無線信号も可能である。光カプラ／スプリッタ２３０は、ＯＬＴ１０２への上りストリーム信号を分離し、ＯＬＴ１０２からの下りストリーム信号を無線下りストリーム信号と結合する。

図２Ｂを参照して、ＢＳ屋外ユニット１０４’の概念を示す簡単な概略図が示されている。アップ／ダウンコンバータ２３４はＩＦ信号を無線周波数に変換し、または受信したＲＦ信号を、アンテナ２３５を通して受信された信号からＩＦに戻す。光ファイバーリンク上の異なる信号の種類、およびＷｉＭＡＸのＢＳ屋内ユニット１０４および屋外ユニット１０４’に関連するアーキテクチャについて、より詳細に後に説明する。

無線通信リンクの拡張：ファイバー上の無線信号は、本原理によるＰＯＮネットワーク上の無線通信の１つの基本である。一般に、ファイバー上の無線通信は、例えば、ファイバー上のＲＦ信号、ファイバー上のＩＦ信号、およびファイバー上のデジタル無線信号を含むことができる。ファイバー上のＲＦ信号およびＩＦ信号はファイバー上のアナログ信号である。これは本質的にマルチチャネル効果を持ち、搬送波対雑音比（ＣＮＲ）要件により、デジタルリンクと比較して、より大きな電力を必要とする。システム性能は、リンクの種々の光および電気部品のノイズ、および装置の非線形性による相互変調／ひずみによって制限されている。その一方で、ファイバー上のアナログ信号は、デジタル信号と比較して、リモートノード（ＢＳ屋外ユニット）を非常に単純化できる。

一実施形態において、以下では、デフォルトによりＩＤＵ１０４とＯＤＵ１０２間の半２重信号伝送を仮定する、例えば、ＩＤＵからＯＤＵとその逆方向の信号の伝送は同時に起こらない。そうでなければ、システムでは異なるファイバーまたは波長が必要であるが、それは代替実施形態で実施することができる。

図３を参照して、ＷｉＭＡＸ基地局１０４のファイバーシステム３００上のＲＦを示すダイアグラムが例証的に示されている。ＷｉＭＡＸＢＳＩＤＵ１０４のＲＦ変調器３０２によって出力されたＲＦ変調出力は、エアーチャネルに送信される信号である。ＲＦ変調出力は、レーザおよびＲＦ信号によって駆動される線形のレーザまたは変調器であってもよい光送信機２２４を駆動する。出力光信号は光ファイバー１１０を通って屋外ユニット１０４’に送信される。ＷｉＭＡＸＢＳＯＤＵ１０４’内で、光受信機２２６は光ＲＦ信号を電気信号に変換し、パワーアンプ（ＰＡ）３０６でアンテナ２３５を駆動する。類似した動作は逆方向でも行われる。

ファイバー上のＲＦはリモートシステムを著しく単純化する。一実施形態において、使用される唯一のモジュールは、光送信機／受信機２２４、２２６およびパワーアンプ３０６である。集中化されたチャネル周波数管理が存在し、複数の基地局がセントラルオシレータ（ＣＯ）装置（図示されない）を共有できるように、セントラルノード３０８が周波数変換を行なう。ファイバー上のＲＦの他の恩恵は、それがエアーインタフェースおよび上位レイヤプロトコルに依存しないことである。ファイバー上のＲＦは高速の光／電気インタフェースを使用し、検出された無線信号のＲＦ電力および位相ノイズに分散効果がある。

もし、ＷＤＭ技術がＰＯＮ上の無線通信のシステムに適用されなければ、ＳＣＭ多重化方式は実行可能性が低く、かつ各ＰＯＮネットワークは１つのＷｉＭＡＸ基地局をサポートできるだけなので、ファイバー上のＲＦは困難かもしれない。

図４を参照して、ファイバー上のＩＦを使用したシステム４００が例証的に示されている。ＲＦ信号を直接送信するファイバー上のＲＦと異なり、ファイバー上のＩＦは、屋内ユニット（１０４）と屋外ユニット（１０４’）間のＩＦ変調器４０４からの比較的低い中間周波数（ｆｍ）を使用する。リモート（屋外）システム１０４’において、ＲＦ変調器４０２がエアーチャネル周波数（ｆｃ）への信号をさらに変調する。また受信信号用と送信信号用に個別のパワーアンプ（図示されない）がある。ファイバー上のＲＦと比較して、ファイバー上のＩＦは分散効果を低減するが、周波数がさらに低いので、より低速の光／電気インタフェースが必要である。

集中化されたチャネル周波数管理を可能にするために、１つのソリューションは、ＩＦ基本周波数および周波数オフセットを使用して信号を変調するＢＳＯＤＵ１０４’で、中間周波数を調整することが挙げられる。このソリューションは、全通信帯域をカバーする帯域幅を使用する。例えば、ＢＳが５．７７５ＧＨｚから５．８２５ＧＨｚまでの周波数を使用する場合、周波数帯は更に１０のサブチャンネルに分割され、各サブチャンネルはたった５ＭＨｚになるが、各ＢＳのＩＦチャネルにはなお５０ＭＨｚの幅がある。

他のソリューションは、ＢＳＩＤＵ１０４からＯＤＵ１０４’に周波数制御情報を送ること、およびそのＯＤＵ１０４’がクロックシンセサイザを用いて周波数オフセットを制御することが挙げられる。この制御情報は、専用チャンネルを通って送信されたデジタル信号であってもよく、そのチャネルは異なる基地局の間で共有することができる。これらのソリューションは、ＢＳＯＤＵ１０４’での周波数変換用に局部発振器（ＬＯ）を使用する。

ファイバー上のＲＦとＩＦの間の比較では、ファイバー上のデジタル化された信号はより複雑なＢＳＯＤＵを使用するが、ＢＳＩＤＵとＯＤＵ間の信号の伝送は、熟慮されたデジタルハードウェア、無視できる分散効果、伝送距離の増加により比較的単純となる。

図５Ａおよび５Ｂを参照して、ファイバー上のデジタル化された信号のためのシステム５００が例証的に示されている。ＢＳが商用ＰＨＹ製品を使用するために、１つのソリューションは、デジタル出力信号を直接送信する（図５Ａ）か、またはアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）５０２を使用してアナログ出力をデジタル化する（図５Ｂ）ことである。フレーミングモジュール５０４は、利得および周波数制御情報をデータと一緒に「フレーム」にカプセル化し、フレーム化された情報は、ファイバーチャンネルを通ってＯＤＵ１０４’に送信される。ＢＳＯＤＵ１０４’では、デフレーマ５０５によってフレームから抽出された利得情報がパワーアンプ（ＰＡ）５０６を制御し、一方、周波数情報は、クロックシンセサイザ５０８を制御して無線周波数を発生させる。図５Ａおよび５Ｂにおいて、ＧＣは利得制御を示し、ＦＣは周波数制御を示し、ＰＡはパワーアンプである。

図５Ａおよび５Ｂのソリューションの１つの欠点は、高いデータ転送速度である。例えば、帯域幅がナイキスト基準によれば２０ＭＨｚの場合、サンプリングレートは４０ＭＨｚになり、各サンプルが、例えば１０ビットに定量化されるとすると、ビットレートは４００Ｍｂｉｔ／ｓになる。代替のソリューションは、図６に示すように、ＭＡＣ−ＰＨＹインタフェース５１０で基地局を拡大することである。

図６を参照して、ＢＳＭＡＣ５１０とＰＨＹ間では相互作用があるので、ｃｔｒｌ／ｄａｔａ／ｆｒａｍｉｎｇおよびｓｔａｔｕｓ抽出モジュール６０６がデータおよび制御情報をフレームにカプセル化し、それらをＯＤＵ１０４’に送信するか、またはＯＤＵ１０４’から受け取ったデータおよびステータスを抽出する。したがって、ＢＳＯＤＵ１０４’で、ｃｔｒｌ／ｓｔａｔｕｓ／ｄａｔａｆｒｍ／ｄｅｆｒｍモジュール６０７はコマンドおよびデータを抽出するか、またはステータスおよびデータ情報をカプセル化する。次のモジュールは、変調し易いＯＦＤＭ信号を出力するＯＦＤＭＰＨＹ６０８である。制御およびステータス情報はいつでも、そして同時にでも交換できるので、光伝送は全２重であるべきであり、それは、２つのファイバー、２つのＳＣＭ信号、または２つの波長が使用されることを意味している。

ファイバーソリューション上のデジタル信号は、エアーインタフェース依存性があるかもしれないし、リモートノードで周波数変換を必要とするかもしれない。さらに、伝送距離は無線システムのプロトコルタイミング要件によって制限されているかもしれない。しかしながら、ワイヤレスネットワークのデータレートが比較的低い（例えばＷｉＭＡＸは最大７５Ｍｂｐｓ）ことにより、伝送距離は依然として無視できない。

ＧＰＯＮ上の無線通信は、ネットワークでの伝送距離および無線チャネル数のような要求性能に基づいて、ファイバー上のＩＦまたはファイバー上のデジタル化された信号を使用することができる。多くの無線チャネルと長い伝送距離を必要とするネットワークにとって、ＭＡＣ−ＰＨＹインタフェースでの無線信号の拡張はこれらの要件を満たすだろうし、少ない無線チャネルと短い伝送離を必要とするシステムにとって、ファイバー上のＩＦはより良いソリューションになるかもしれない。

ファイバー上の無線通信に関する原理は、更にＷＤＭ−ＰＯＮネットワークまで拡張することができる。ＷＤＭ−ＰＯＮ内では、多重化方式は、ＷＤＭ、ＳＣＭ、およびＴＤＭ（時分割多重化方式）を含んでいてもよい。

図７を参照して、異なる位置に対してＷＤＭを、同じ位置内の各アンテナに対してＳＣＭを使用した一例のシステム７００が例証的に示されている。表１は、デジタル化された信号で可能な多重化方式、およびコストの比較を表にしたものである。表１のアンテナ欄において、Ｐはポイントを意味し、ＭＰは複数の点を意味している。

表１多重化方法とその比較

ＳＣＭ多重化方式を使用して必要とされる容量を処理できる場合、他のソリューションは各個々の波長に対して一意的なサブキャリアを使用することを含み、単一の光受信機が複数のＢＳＩＤＵ１０４で、または複数のＢＳＯＤＵ１０４’の各位置で使用されてもよい。この技術は「並列信号検出」（ＰＳＤ）と呼ばれている。光受信機はサブキャリア変調器より高価なので、ＰＳＤは機器費用を大きく削減することができる。

複数のＭＵＸ／ＤｅＭＵＸまたは光カプラ７０２がリンク１１０上の光を送受信する。リンク１１０は、光の複数の波長を同時に搬送できる光ファイバー７０４を含んでいる。各ＯＤＵ１０４’は光の異なる波長を送受信し、これらの信号は、複数の電気信号カプラ／スプリッタ７０６へ変調器７１０に／から与えられ、複数の光送信機２２４および複数の受信機２２６によって光信号に／から変換され、ＭＵＸ／ＤｅＭＵＸ７０２によって多重化または逆多重化される。

図８を参照して、機器費用を低減するために光受信機がサブキャリア変調器８０２に置き換えられた場合のソリューションの一例が例証的に示されている。

本発明はシステムコストおよび管理コストを低減し、基地局間のリアルタイムな情報／資源の共有を可能にするものである。各基地局に対して、コスト削減は少なくとも１，０００ドルであり、管理されるインタフェース数は３から１に削減された。本発明は、単純化されたネットワークアーキテクチャによるネットワーク障害が生じた場合の診断の複雑さも軽減する。基地局が処理資源を共有する場合には、さらにコストが低減される。

ここに記載された実施形態は、エッジノードに集約された処理から恩恵を得ることができ、そしてそれは機器費用をさらに低減できる。これは、複数の統合基地局間で処理モジュール（例えばプロセッサ）を共有することが可能であるという事実からもたらされる。特にＷｉＭＡＸ基地局数が増加した場合、ここに説明しているようなオーバレイソリューションには管理すべきインタフェース／機器の最少数がある。本原理よるオーバレイソリューションの他の恩恵は、システムの集中化された性質および機器数の低減によるシステム障害の場合に、管理の観点から診断および修理が単純化されることである。

ネットワーク性能：密なＯＮＵまたは疎なユーザ分布があるエリアでは、図９に示すように、同一のＷｉＭＡＸ基地局に接続された、いくつかのＯＮＵで、分散型アンテナネットワークを構築することが可能である。

図９を参照して、各セル９０４の中心にある単一の中央アンテナの代わりに、例えば、最高７つまでのモジュール９０２をセル９０４に地理的に分配して、従来のセルと比較してアクセス距離を縮小する。シミュレーションの結果、分散型アンテナのネットワークは、無線ネットワークの処理能力の改善を支援できることが明らかになった。

同一の符号化されていないデータが、単一の中央アンテナによって従来のセル内と、複数のアンテナモジュール９０２によってセル９０４内で送信されると仮定する。公平な比較のために、更に、複数のアンテナモジュール９０２を持つセル９０４において、従来のセル構造での全送信電力と同じ全送信電力Ｐに対して、中心にあるアンテナモジュール９０２の送信電力は０．４Ｐで、まわりの他の６つの分散型アンテナモジュールは０．１Ｐと同じ送信電力があるものと仮定する。表２は例示的シミュレーション結果を示している。カバレッジエリアは異なる変調方式を使用して改善されており、したがって、無線ネットワークの処理能力が改善されたことになる。

表２分散型アンテナ（ＤＡ）ソリューションとの性能比較

ＰＯＮ上の無線通信によるソリューションは、分散型アンテナを使用しての処理能力の改善に加えて、ネットワークの弾性力も改善することができる。

本原理により、ＰＯＮインフラストラクチャーを利用して有線サービスと無線サービスの両方を提供する、新規なＰＯＮ上の無線通信のシステムが提供される。コスト分析は、このソリューションがネットワーク性能を改善するのみならず、機器および管理コストを効果的に低減できることを示している。光ネットワーク上の無線信号が提供される。既存のＢ／Ｇ／ＧＥ−ＰＯＮシステムに対して、ＳＣＭ多重化方式が可能であり、ある場合にはＷＤＭ多重化が適用可能である。

パッシブ光ネットワーク（ＰＯＮ）上の無線通信のシステムおよび方法の好ましい実施形態を説明したが、（それらは例証となるがそれに限定されるように意図されているものではない）上記の教示を考慮して、当業者により修正および変形がなされてもよいことに留意されたい。したがって、添付の請求項によって略述されるような本発明の範囲と精神を逸脱することなく、開示された特定の実施形態において、変更がなされてもよいことが理解されるべきであろう。このように、特許法によって義務づけられている詳細で緻密な説明により、本発明の側面を説明したが、特許請求の範囲および特許証により所望の保護される範囲は添付の請求項に記載されている。

一例示的実施形態によるＧＰＯＮネットワークアーキテクチャ上のＷｉＭＡＸを示す図である。複数のユニットが接続されるが個別の場合に、ＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットとＧＰＯＮ光加入者線端局装置（ＯＬＴ）との組み合わせを示す概略図である。ＷｉＭＡＸ基地局屋外ユニットを示す概略図である。単一の筐体に統合されたＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットとＧＰＯＮ光加入者線端局装置（ＯＬＴ）の組み合わせを示す概略図である。ファイバー上の無線周波数（ＲＦ）を使用するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。ファイバー上の中間周波数（ＩＦ）を使用するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。ファイバー上のデジタル化された無線信号を使用するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。ファイバー上のデジタル化された無線信号を使用するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。ＭＡＣ−ＰＨＹインタフェースで無線信号拡張を有するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。サブキャリア変調（ＳＣＭ）および波長分割多重化方式が複数の位置に対して使用される場合に、ＷＤＭ−ＰＯＮシステムにおけるＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットおよび屋外ユニットを示す概略図である。並列信号検出（ＰＳＤ）を利用して、複数のリモート屋外ユニットから多重波長信号を受け取る単一の検出器を有するＷｉＭＡＸ基地局屋内ユニットを示す概略図である。無線基地局の分散型アンテナインフラストラクチャーを示すダイアグラムである。

符号の説明

１００ＰＯＮネットワークアーキテクチャ
１０１クライアントインタフェース／送出プロセッサ
１０２ＧＰＯＮＯＬＴ
１０３再構成可能な光アッド／ドロップマルチプレクサ（ｒｏａｄｍ）モジュール
１０４ＷｉＭＡＸ基地局
１０４’ リモートＷｉＭＡＸＲＦモジュール
１０５ルーティングエンジン
１０７スイッチファブリック
１０８電話局
１１０ＧＰＯＮファイバーリンク
１１２エッジノード
１２０リモート無線タワー
１３０ファイバー
１３２スプリッタ
１３３家庭
１３５企業
１４０公衆交換電話網
２０４、２０６光ファイバーインタフェース
２１０筐体バックプレーン
２１１ＳＣＭ変調器
２２４光送信機
２２６光受信機
２２８光マルチプレクサ／デマルチプレクサ（ＭＵＸ／ＤｅＭＵＸ）
２３０光カプラ／スプリッタ
２３４アップ／ダウンコンバータ
２３５アンテナ
３００ファイバーシステム
３０２ＲＦ変調器
３０６パワーアンプ（ＰＡ）
３０８セントラルノード
４００ファイバー上のＩＦを使用したシステム
４０２ＲＦ変調器
４０４ＩＦ変調器
５００ファイバー上のデジタル化された信号のためのシステム
５０２アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
５０４フレーミングモジュール
５０５デフレーマ
５０６パワーアンプ（ＰＡ）
５０８クロックシンセサイザ
５１０ＭＡＣ−ＰＨＹインタフェース
６０６ｃｔｒｌ／ｄａｔａ／ｆｒａｍｉｎｇおよびｓｔａｔｕｓ抽出モジュール
６０７ｃｔｒｌ／ｓｔａｔｕｓ／ｄａｔａｆｒｍ／ｄｅｆｒｍモジュール
６０８ＯＦＤＭＰＨＹ
７００異なる位置に対してＷＤＭを、同じ位置内の各アンテナに対してＳＣＭを使用した一例のシステム
７０２ＭＵＸ／ＤｅＭＵＸまたは光カプラ
７０４光ファイバー
７０６電気信号カプラ／スプリッタ
７１０変調器
８０２サブキャリア変調器
９０２モジュール
９０４セル

Claims

顧客に携帯サービスと固定サービスを提供するように構成された無線基地局であって、サービスプロバイダの電話局において単一の筐体内で光加入者端局装置と統合されて当該無線基地局と前記光加入者線端局装置との間での資源の共有を可能にし、筐体バックプレーンを介して前記光加入者端局装置と接続され、前記光加入者端局装置との間で共通の変調器と受信機とを共用する無線基地局と、
前記電話局で前記無線基地局に接続され、前記無線基地局からの無線信号がリンクを通してパッシブなファイバーネットワーク信号と並列に送信されるように、前記無線基地局の無線動作用のアンテナをリモートサイトまで拡張するリンクを提供するパッシブ光ネットワークと、
を有し、
前記無線信号をエリア内に送信するために波長分割多重化が使用され、前記エリア内の受信機に前記無線信号を分配するためにサブキャリア変調多重化が使用され、
前記無線基地局は、前記リモートサイトのパワーアンプとクロックシンセサイザを調節するために利得制御及び周波数情報を前記リモートサイトに送信する、ネットワークシステム。
前記無線信号は無線周波数信号である、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記無線信号は中間周波数信号である、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記無線信号はデジタル化された信号である、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記複数の信号は波長分割多重化方式を使用することにより並列に進行することが可能である、請求項１に記載のネットワークシステム。
ネットワークシステムは有線サービスと無線サービスを同時に含む、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記無線基地局は、前記電話局にある屋内ユニットと、遠隔に設置された複数の屋外ユニットとを含み、前記複数の屋外ユニットは、該複数の屋外ユニットの各々に関連づけられた個々の波長に対して一意的なサブキャリアを可能にする並列信号検出方法を使用する、請求項１に記載のネットワークシステム。
前記無線基地局は、前記電話局にある屋内ユニットと、前記電話局から遠隔に設置された屋外ユニットとを含み、前記ネットワークは、所与のセルを有する分散型アンテナネットワークを更に有する、請求項１に記載のネットワークシステム。
有線サービスと無線サービスを同時に提供する方法であって、
顧客に携帯サービスと固定サービスを提供するように構成されている無線基地局をサービスプロバイダの電話局において光加入者線端局装置と単一の筐体内で統合し、前記無線基地局と前記光加入者線端局装置との間で資源の共有を可能にすることと、
前記電話局でパッシブ光ネットワークを前記無線基地局に接続して、前記無線基地局の無線動作用のアンテナをリモートサイトまで拡張するリンクを提供することと、
前記無線基地局から前記リンクを通してパッシブなファイバーネットワーク信号と並列に無線信号を送信することと、
を含み、
前記無線基地局は、筐体バックプレーンを介して前記光加入者端局装置と接続され、かつ、前記光加入者端局装置との間で共通の変調器と受信機とを共用し、
前記無線信号をエリア内に送信するために波長分割多重化が使用され、前記エリア内の受信機に前記無線信号を分配するためにサブキャリア変調多重化が使用され、
前記無線基地局は、前記リモートサイトのパワーアンプとクロックシンセサイザを調節するために利得制御及び周波数情報を前記リモートサイトに送信する、方法。
無線信号の送信は無線周波数信号を送信することを含む、請求項９に記載の方法。
無線信号の送信は中間周波数信号を送信することを含む、請求項９に記載の方法。
無線信号の送信はデジタル化された信号を送信することを含む、請求項９に記載の方法。
送信は、サブキャリア変調および波長分割多重化方式の少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
前記無線基地局は、前記電話局にある屋内ユニットと、遠隔に設置された複数の屋外ユニットとを含み、前記方法は、該複数の屋外ユニットの各々に関連づけられた個々の波長に対して一意的なサブキャリアを可能にする並列信号検出方法を使用することを更に有する、請求項９に記載の方法。
前記無線基地局は、前記電話局にある屋内ユニットと、前記電話局から遠隔に設置された屋外ユニットとを含み、前記方法は、所与のネットワークセル内にアンテナモジュールを分配することを更に含む、請求項９に記載の方法。
前記光加入者線端局装置と前記無線基地局は共通のプロセッサを共用する、請求項９に記載の方法。