SE523400C2 - Cellulärt radiokommunikationssystem som utnyttjar trådlösa optiska länkar samt förfarande för drift av systemet - Google Patents

Description

20 25 523 400 2 Det amerikanska patentet US 5,844,705 beskriver ett kommunikationssystem som använder optiska frirymdslänkar. En konventionell cell i ett trådlöst kommunikations- system delas in i ett antal delceller, som var och en betjänas av en respektive radioantenn.

Varje delcellsantenn innefattar en optisk sändtagare som kommunicerar med central- enheten, vilken tidigare betjänade hela cellen, via en respektive optisk frirymdslänk.

Centralenheten görs om från en radiofrekvenssändtagare till en uppsättning optiska sändtagare för optisk kommunikation med delcellemas sändtagare.

Något som ger upphov till stora bekymmer är emellertid tillgängligheten hos frirymds- länkarna, eller de trådlösa eller fiberlösa optiska länkarna som de ofta kallas, eftersom länkkvaliteten är starkt beroende av de atmosfäriska förhållandena. Det är till exempel välkänt att trådlösa optiska länkar är känsliga för snö, dimma, rök och damm. Ett sätt att minska skadlig inverkan av så kallad atmosfärisk dämpning är att använda överföringar med laserstrâle vid frekvenser som medger högre grad av genomträngande och mindre absorption eller spridning på grund av atrnosfäriska influenser.

Det amerikanska patentet US 6,239,888 beskiver en heloptisk integrering av optiska fibrer och trådlösa optiska länkar med hjälp av erbiumdopade fiberförstärkare.

Erbiumdopade fiberförstärkare kan i allmänhet tillhandahålla heloptisk bredbandig förstärkning vid optiska frekvenser som överensstämmer med de som används i optiska fibrer.

Andra tillvägagångssätt för att bemöta tillgänglighetsproblemet med trådlösa optiska länkar inbegriper flerstrålekonfigurationer och mikrovågsbackup för tillhandahållande av säker punkt-till-punkt-kommunikation.

Dessa tillvägagångssätt har alla två saker gemensamt - de fokuserar på att öka länk- tillgängligheten och de är dyra. 10 15 20 -523 400 3 SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Uppfinningen övervinner dessa och andra nackdelar med anordningama enligt teknikens ståndpunkt.

Ett allmänt syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en kostnadseffektiv mekanism som möjliggör användning av trådlösa optiska länkar utan att åsidosätta det cellulära kommunikationssystemets tillförlitlighet. Av särskilt intresse är att åstadkomma detta utan någon extra backup-utrustning för punkt-till-punkt-kommunikation.

Ett annat syfie med uppfinningen är att tillhandahålla ett robust och kostnadseffektivt celltätt mobilt nätverk. I synnerhet är det önskvärt att bibehålla hög och stabil nätverks- tillgänglighet i ett sådant nätverk fastän trådlösa optiska länkar används.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att tillhandahålla ett förfarande fór drift av ett cellulärt kommunikationssystem på så sätt att begränsad tillgänglighet hos trådlösa optiska länkar i systemet inte hindrar användarkomrnunikation inom systemet.

Ytterligare ett annat syfte med uppfinningen är att kunna distribuera ett flertal fjärradio- enheter utan att vara begränsad till multiplexeringstekniker såsom tidsdelnings- multiplexering och optisk våglängdsmultiplexering.

Dessa och andra syften uppfylls av uppfinningen såsom definierad av bifogade patentkrav.

Uppfinningen rör ett cellulärt kommunikationssystem som innefattar ett flertal radio- baserade kommunikationsenheter. Cellarkitekturen baseras på en primärcells- kommunikationsenhet och ett antal sekundäraellskommunikationsenheter. Varje sekundärcellsenhet är ansluten till primärcellsenheten via en respektive trådlös optisk 10 15 20 25 30 o o ø o n: u u 523 400 4 länk för att möjliggöra att radLbaseade kornmunikaQonsenIfiete-r distribueras i systemet snabbt och till låg kostnad.

Idéen enligt uppfinningen är att, i syfte att bibehålla det cellulära kommunikations- systemets tillförlitlighet även vid svåra atmosfáriska förhållanden, övervaka kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna och omdirigera radiotrafik inom kommunikations- systemet i händelse av otillräcklig länkkvalitet eller länksammanbrott. Genom att mäta kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna och omdirigera radiotrafiken från en enhet för sekundärcellskommunikation med otillräcklig länkkvalitet till en annan fullt ansluten kommunikationsenhet, kan vid alla tidpunkter hög och stabil nätverks- tillgänglighet garanteras på bekostnad av en något minskad kapacitet i händelse av svåra atmosfäriska förhållanden.

Normalt sett måste radiotäckningen hos den kommunikationsenhet som radiotrafiken ska omdirigeras till ökas innan överkoppling (handover) initieras. Detta innebär att begränsad tillgänglighet hos en trådlös optisk länk i allmänhet kompenseras för genom ökad radiotäekning hos en annan fullt ansluten kommunikationsenhet. Om en annan kommunikationsenhet redan täcker det relevanta området hos den berörda sekundär- cellen, till exempel i en cellarkitektur som baseras på mikro- och makroceller, kan överkoppling emellertid utföras utan att radiotäckningen ökas.

Kommunikationsenheten som radiotrafiken omdirigeras till befinner sig naturligtvis i närheten av sekundärcellskommunikationsenheten med otillräcklig kvalitet på den trådlösa optiska länken och kan vara vilken radiobaserad kommunikationsenhet som helst som klarar att ta över radiotrafiken.

Sekundärcellskommunikationsenhetema är företrädesvis relativt enkla fjärradioenheter i ett distribuerat radiobassystem. Primärcellskommunikationsenheten tillhandahålls typiskt sett antingen i förrn av en fast ansluten fjärradioenhet eller som en komplett radiobasstation. Allmänt sett kan det finnas flera prirnärcellsenheter med tillhörande 10 15 20 25 30 ~523 400 5 sekundärcellsenheter, I praktiken kan det vara fördelaktigt att återanvända befintliga radiobasstationsplatser for primarcellsenheterna och distribuera endast ett minimalt antal sekundärcellsfi ärradioenheter för att erhålla nöj aktig celltäthet.

Då de atmosfåriska förhållandena är svåra över ett större område i kommunikations- systemet och praktiskt taget alla sekundärcellskommunikationsenheter ligger nere, kan primärcellskommunikationsenhetema om det behövs öka sin radiotäckning och ta över radiotrafiken från sekundärcellsenheterna. På detta vis kan kritiska kvalitetsmått, såsom blockeringsfrekvens och antal förlorade samtal, bibehållas trots att de flesta eller samtliga trådlösa optiska länkar ligger nere. Kapaciteten minskar givetvis något när de trådlösa optiska länkama ligger nere men experiment visar att avbrottsperioderna år relativt korta, typiskt sett 0,00l% till 1% av den totala tiden, beroende på länkavstånd och placering.

Inverkan av den minskade kapaciteten blir således tämligen begränsad, samtidigt som hög nätverkstillgänglighet bibehålls.

Ifall optiska fibrer enkelt distribueras från primärcellskommunikationsenheten till den centrala huvudenheten har det visat sig fördelaktigt att för varje trådlös optisk länk tillhandahålla åtminstone en dedicerad optisk fiber (vid duplexkommunikation används företrädes ett par dedicerade fibrer) mellan primärcellsenheten och huvudenheten. Detta innebär att ett flertal sekundärcellstjårradioenheter kan utplaceras utan begränsning till multiplexeringstekniker såsom tidsdelningsmultiplexering och optisk våglängds- multiplexering (som typiskt sett också kräver våglängdsfiltrering). Dessutom möjliggörs enkla, billiga och direktmodulerade optiska sändtagare för vilka våglängdsstabiliteten inte är lflitisk.

Uppfinningen erbjuder följande fördelar: - Fördelarna med användning av trådlösa optiska länkar i cellulära kommunikationssystem kan utnyttjas fiillt ut utan att åsidosätta tillförlitligheten; - Kostnadseffektiv, snabb och robust implementering av celltäta mobila nätverk med hög kapacitet; 10 15 20 b) LV! 30 . u o o no 523 400 6 - Hög och stabil nätverkstillgänglighet; - Ingen extra backup-utrustning for punkt-till-punkl-kuilniiuiiikation; - Snabb distribution; - Ingen licensiering erfordras for de trådlösa optiska länkama; - Inget behov av tekniker fór våglängdsmultiplexering och våglängdsfiltrering; och - Enkla och billiga optiska sändtagare kan användas.

Andra fördelar med uppfinningen inses vid läsning av nedanstående beskrivning av utforingsformer av uppfinningen.

KORTFATTAD FIGURBESKRIVNING Uppfinningen, samt ytterligare syften och fördelar därmed, förstås bäst genom hänvisning till efterföljande beskrivning tillsammans med bifogade ritningar, där: Fig.l är ett schematiskt diagram som illustrerar relevanta delar av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en fóredragen utfóringsforrn av uppfinningen; Fig. 2 är ett schematiskt diagram som illustrerar relevanta delar av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en annan fóredragen utfóringsform av uppfinningen; Pig. 3 är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar ett förfarande for drifi av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en fóredragen utfóringsfonn av uppfinningen; Pig/l är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar ett forfarande for drift av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en annan fóredragen utfóringsforrn av upp- finningen; Fig. 5 är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en exemplifierande implementering av ett cellulärt kommunikationssystem med en huvudenhet ansluten till 10 15 20 25 30 ' ' 523 40n;.:==¿::¿=-.__,=' 7 distribuerade fjärradioenheter genom en flerfiberkonfiguration i kombination med trådlösa optiska länkar; Fig. 6A-C är schematiska diagram som illustrerar olika varianter av central-fjärr- gränssnittet med avseende på radiosändtagarfunktionen; Fig. 7A är ett schematiskt diagram över ett exemplifierande cellulärt kommunikations- system enligt uppfinningen baserat på rundstrålande radioantenner; Fig. 7B är ett schematiskt diagram över det cellulära kommunikationssystemet i Fig. 7A för fallet med otillräcklig tillgänglighet hos trådlösa optiska länkar; Fig. 8A är ett schematiskt diagram över ett exemplifierande cellulärt kommunikations- system enligt uppfinningen baserat på tresektorantenner; och Fig. 8B är ett schematiskt diagram över det cellulära kommunikationssystemet i Fig. 8A för fallet med otillräcklig tillgänglighet hos trådlösa optiska länkar.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I ritningama används genomgående samma referensbeteckningar för motsvarande eller liknande delar.

Systemöversikt Fig. 1 är ett schematiskt diagram som illustrerar relevanta delar av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en fóredragen utföringsform av uppfinningen. Det cellulära kommunikationssystemet 100 kan vara ett mobilt nätverk eller ett liknande kommunikationsnätverk. Det cellulära kommunikationssystemet 100 inbegriper radio- baserade kommunikationsenheter, såsom en primärcellskommunikationsenhet 110 och 10 15 20 25 523 400 8 sekundärcellskommunikationsenheter 120, för möjliggörande av radiokommunikation med mobila radioterminaler 130. Varje radlobaserad kommunikationsenliel betjänar i allmänhet en särskild cell i det cellulära systemet. Enheterna 120 för sekundär- cellskommunikation är anslutna till enheten 110 för primärcellskommunikation via respektive trådlösa optiska (Wireless optical, WO) länkar 140 och enheten 110 för primärcellskommunikation är i sin tur genom ett länkgränssnitt 150 ansluten till en central huvudenhet 160. Huvudenheten 160 är nonnalt sett ansluten till en radionätverksstyrenhet (radio network controller, RNC) 170, vilken ibland kallas basstationsstyrenhet (base station controller, BSC). Denna enhet är, eventuellt tillsammans med andra RNC, typiskt sett kopplad till en mobiltelefonväxel (mobile switching center, MSC) 180 med ett tillhörande driftstödssystem (network management system, NMS). I allmänhet klarar varje RNC i kommunikationssystemet av. att hantera flera huvudenheter och varje huvudenhet klarar av att betjäna flera primärcellsenheter. I vissa situationer kan huvudenheten 160 och RNC 170 placeras tillsammans och till och med vara integrerade i samma fysiska enhet.

Fastän enheten för primärcellskommunikation i Fig. 1 illustreras med fyra enheter för sekundärcellskommunikation anslutna till sig, ska förstås att det verkliga antalet och placeringen av enheterna för sekundärcellskomrnunikation beror av faktorer som önskad celltäthet och antennkonfiguration.

Enheten 110 för primärcellskommunikation och enhetema 120 för sekundärcells- kommunikation tillhandahålls företrädesvis som enkla fiärradioenheter för möjliggörande av snabb och billig konfiguration av ett celltätt kommunikationsnätverk. Enheten 110 för primärcellskommunikation innefattar i allmänhet åtminstone en radiofrekvenssändtagare (RF-sändtagare) 112 för radiokommunikation med mobiltenninalema 130, liksom ett antal optiska sändtagare 114 för optisk kommunikation med enheterna 120 för sekundärcellskommunikation. RF-sändtagaren 112 ger i allmänhet full RF-täclcriing i hela primärcellen lll-A. Var och en av enhetema 120 för sekundärcellskommunikation 10 15 20 25 30 o v n n nu 1523 400 9 innefattar åtminstone en RF-sändtagare 122 och en optisk sandtagare 124. RF- sändtagaren 122 geri allmänhet fiill RF-täckning i hela respektive sekundärcell 121.

I central-tjärr-konceptet kan systemkonstruktören fördela radiobasstatioiiens funktion mellan huvudenhetssidan och fjärrenhetssidan på olika sätt och sj älva implementeringen måste avgöras från fall till fall. Detta innebär att fjärrenheterna kan implementeras som radioenheter med varierande fimktion, alltifrån enkla radiohuvuden till mer komplexa radioenheter. Tillhandahållande av fiärrenheterna som enkla radiohuvuden leder naturligtvis till en mer kostnadseffektiv implementering av nätverket ifall ett stort antal fjärrenheter nyttjas. I vissa fall kan det emellertid vara fördelaktigt att tillhandahålla enheten 110 för primärcellskommunikation som en komplett radiobasstation, exempelvis då en befintlig radiobasstation kan återanvändas.

I en fóredragen utiöringsfonn innefattar huvudenheten 160 förutom konventionella sändtagarfimktioner även funktion för analys av länkkvaliteten och för styrning av fiärrenhetema. Ûptiskfrirym dskommunikation Genom användning av trådlösa optiska länkar undviks fasta anslutningar mellan enheten för primärcellskommunikation och sekundärcellsfiärradioenheterna, och fjärradio- enheterna kan således snabbt distribueras och tas i bruk på ett kostnadseffektivt sätt.

Tekniken för optisk frirymdskommunikation ger datahastigheter jämförbara med de som uppnås i optiska fibrer, d.v.s. i storleksordningen flera Gbps (gigabit per sekund) eller högre. I experimentuppställningar har datahastigheter på upp till 160 Gbps/länk demonstrerats för trådlösa optiska länkar. Konkurrerande tekniker, såsom optiska fibrer, kopparkabel och mikrovågslänkar, har alla nackdelar som gör dem mer eller mindre olämpliga för distribuerade radiobasstationer med små radiohuvuden av låg komplexitet.

Det huvudsakliga problemet med användning av optiska fibrer mellan primärcellen och sekundärcellema är kostnaden för att installera fiberinfrastrukturen, vilket innefattar djupgrävning, att öppna upp gator samt förhandlingar om vägrättigheter. Även då 10 15 20 25 n ~ 4 4 .o 523 400 10 svartfiber finns blir kostnaden för att hyra fiber ofta avsevärd. líopparkabel ger i allmänhet inte tillräcklig kapacitet. Partvinnad xDSL (x Digital Subscriber, Line) är begränsad till ~53 Mbps (megabit per sekund). Kapaciteten hos en kabel-TV-ledning är typiskt sett upp till 27 Mbps för nedladdningsvägen, med en kapacitet på ungefär 2,5 Mbps för svari andra riktningen. Detta räcker inte för gränssnitt i distribuerade radiobas- stationer, vilka i allmänhet erfordrar kapaciteter i storleksordningen Gbps. Mikrovågs- teknik är friryrndskomrnunikation i det att hög tillgänglighet tillhandahålls, distributionen går en någorlunda jämbördig konkurrent till tekniken med optisk snabbt och täckningen är god. Den huvudsakliga nackdelen med mikrovågslänkar av standardtyp är dock den begränsade kapaciteten. Dagens kommersiella mikrovågslänkar av standardtyp har kapaciteter på omkring 155 Mbps. Detta är som ovan nämnts inte förenligt med gränssnitt hos distribuerade radiobasstationer.

Fastän optisk fiirymdskommunikation har många fördelar i jämförelse med konkurrerande tekniker så är, såsom diskuterades i bakgrundsavsnittet, tillgängligheten fortfarande ett stort hinder. Om den trådlösa optiska länken 140 störs av snö, dimma eller något annat missgyrmsamt atrnosfárislct förhållande avbryts den optiska kommunikationen mellan motsvarande enhet 120 för sekundärcellskommunikation och enheten 110 för primärcellskomrnunikation samt vidare fram till huvudenheten 160.

Detta innebär att mobilterminalen 130 som är placerad i den berörda sekundärcellen blir fullständigt isolerad, eftersom radiotrafiken från mobilenheten endast når RF-sändtagaren 122 i motsvarande enhet 120 för sekundärcellskommunikation. Radiotrafik avsedd för mobilterminalen 130 stoppas vid enheten 110 för primärcellskommunikation. Övervakande av länkkvaliteten och tillhandahållande av nöjaktig radiotäckning I stället för att fokusera på länktillgängligheten och försöka använda mer genom- trängande frekvenser, optisk förstärkning eller mikrovågsbackup, övervakar den dyna- miska mekanismen enligt uppfinningen de trådlösa optiska länkarnas kvalitet och kompenserar för otillräcklig länktillgänglighet genom att tillhandahålla nöjaktig radio- 10 15 20 25 30 u o u. n n - . o . s. a. n n . z II 0 v o o u n e o o v u u u . - - s 1 s . . . _ , . nu .n . - . . . . a . . . - ' : . . .l . . u s s . . ' 5 I oo ao vc 0:a: trio u ll täckning från en arman radiobaserad kommunikationsenhet inom det celluiara systemet och uindiiigeia iadiutialiken till den konniiunikatioiiseiilieteii.

Kvaliteten hos åtminstone en, men företrädesvis alla, av de trådlösa optiska länkarna 140 övervakas kontinuerligt för att spåra variationer i kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna. Mått på länkkvaliteten, såsom signalstyrka, signal/brusförhållande och/eller felrater på olika nivåer i protokollstacken, mäts och analyseras för att snabbt detektera en nedgång i länkkvaliteten så att lämpliga åtgärder kan vidtas. Det finns en mängd olika tekniker för att analysera kvaliteten hos de optiska signaler som sänds över de trådlösa länkarna. Om mottagen signalstyrkeintensitet (received signal strength intensity, RSSI) exempelvis mäts kan en varningssignal genereras så snart minsta RSSI-värdet sjunker under ett visst tröskelvärde. Det valda tröskelvärdet är i allmänhet inte en kritisk tröskel för lånkens tillgänglighet, utan indikerar snarare att kommunikation över länken inte kommer att vara möjlig ifall den nedåtgående trenden fortsätter under ytterligare ett par minuter. Detta ger styrsystemet tillräcklig tid för att vidta lämpliga åtgärder för omdirigering av radiotrafiken. Det är också möjligt att analysera skillnaden mellan maximala och minimala RSSI-värdena under förutbestämda intervall, vanligtvis i storleksordningen sekunder. En stor skillnad kan vara en indikation på att turbulens eller andra atmosfäriska problem påverkar den trådlösa optiska länken.

Om kvaliteten hos en trådlös optisk länk 140 som hör till en enhet 120 för sekundärcellskommunikation bedöms vara otillräcklig för tillförlitlig kommunikation över länken, omdirigeras radiotrafik som hör till mobilterminalen 130 i den berörda sekundärcellen 121 till en annan kommunikationsenhet med nöjaktig radiotäckning. Som illustreras i Fig. 1 kan detta åstadkommas genom att öka utgångseffekten hos RF- sändtagaren 112 i enheten 110 för primärcellskommunikation för att öka kommunikationsenhetens radiotäckning från det ursprungliga området 111-A till ett större område lll-B och utföra överkoppling (handover) från den berörda enheten 120 för sekundärcellskommunikation till enheten 110 för primärcellskommunikation.

Eftersom enheten 110 för primärcellskommunikation är fast inkopplad eller på annat sätt 10 15 20 25 52: 400 ::::::::»:::::;:; 12 tillförlitligt. sarrrmanbunden med huvudenheten 160, kan radiotrafiken förmedlas mellan mobilterminalen 130 och mobiltelefonväxelii (MSC) 180 utan att behöva lita till de trådlösa optiska länkarna. På detta sätt kan blockeringssannolikheten och antalet förlorade samtal bibehållas på bekostnad av bitraten. Den ökade radiotäckningen leder naturligtvis till minskad kapacitet men detta påverkar inte tjänster som endast erfordrar en begränsad datahastighet, tex. talkanaler. Dessutom är avbrottsperioderna hos de trådlösa optiska länkarna typiskt sett relativt korta, låt säga 0,1% av totala tiden, och således blir konsekvenserna av den begränsade kapaciteten tämligen acceptabla.

Länkkvalitetsanalysen implementeras företrädesvis i huvudenheten 160 för att hålla fiärrenheternas 110, 120 komplexitet så låg som möjligt. Detta erfordrar normalt sett att länkkvalitetsmätningarna utförs av enheten 110 för primärcellskommunikation och förmedlas till huvudenheten 160 för analys, eller att de optiska signalerna som överförs över de trådlösa optiska länkarna 140 med fiberoptik 150 vidarebefordras till huvud- enheten 160 för länkkvalitetsmätriing och efterföljande analys, såsom beskrivs med hänvisning till Fig. 5. I vissa fall kan det emellertid vara lämpligt att mäta och analysera länkkvaliteten i tjärrenhetema 120 för sekundärcell, vilket beskrivs senare. I varje fall kan länkkvalitetsmätningarna implementeras genom användning av vilken konventionell eller framtida krets för länkkvalitetsmätning som helst.

I en typisk implementering är flera enheter för primärcellskommunikation med till- hörande enheter för sekundärcellskommunikation och eventuellt även andra typer av radiobaserade kommunikationsenheter anslutna till huvudenheten 160. Detta innebär att flera kommunikationsenheter i närheten av en enhet för sekundärcellskommunikation med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken kan klara att ge tillräcklig radiotäckning för mobilterrninalen 130. Kommunikationsenheten som radiotrafiken omdirigeras till kan vara en annan angränsande enhet för primärcellskommunikation som inte är direkt kopplad till den berörda enheten för sekundärcellskommunikation eller en annan enhet för sekundärcellskommunikation som har en tillgänglig trådlös optisk länk. 10 15 20 25 30 5 2 3 4 0 Û . . "I= š.=. 13 Kommunikationsenheten som tar över radiotrañken kan till och med vara en kommunikationsenhet av makrocellstyp såsom beskrivs nedan med hänvisning till Fig. 2.

Som ovan påpekats måste radiotäckningen hos kommunikationsenheten som radiotrafiken ska omdirigeras till normalt sett ökas innan överkoppling initieras. Detta innebär att den begränsade tillgängligheten hos en trådlös optisk länk i allmänhet kompenseras för genom att öka radiotäckningen hos en annan fullt ansluten kommunikationsenhet. Om radiotäckningen hos en annan kommunikationsenhet redan täcker det relevanta området hos den berörda sekundärcellen, till exempel i en mikro- makrocellsarkitektur, kan överkoppling emellertid genomföras utan att radio- täckningen ökas.

Implementering i en mikro-makrocellsarkitektur Fig. 2 illustrerar relevanta delar av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken är implementerad i en mikro- makrocellsarkitektur. Kommunikationssystemet i Fig. 2 liknar det i Fig. 1, förutom beträffande cellarkitekturen. I Fig. 2 betjänar enheten 110 för primärcellskommunikation en makrocell 111, medan enheterna 120 för sekundärcellskommunikation betjänar respektive mikroceller 121. Då en trådlös optisk länk 140 mellan en enhet 120 för sekundärcellskommunikation och enheten 110 för primärcellskommunikation störs, innebär detta att mobilterrninalen 130 i den relevanta mikrocellen 121 kan överlämnas direkt till enheten 110 för primärcellskommunikation, vilken har radiotäckning i hela makrocellen 1 1 1.

I fallet med ett system som använder CDMA (Code Division Multiple Access) kan makrocellsenheten bibehålla RF-utgångseffekten samtidigt som åtminstone en talkanal för varje användare inom makrocellen återstår. Detta innebär i allmänhet en minskning av kapaciteten hos upp- och nedlänken för varje användare. Om makrocellsenheten ökar RF-utgångseffekten kan kapaciteten ökas men de tillgängliga datahastighetema hos upplänken och nedlänken kommer i allmänhet att skilja sig åt med en något högre 10 15 20 25 30 i 5 2 3 4 0 0 šïï; Ijfš - - 14 kapacitet hos nedlänken. Detta kan nonnalt sett accepteras så länge det finns tillräcklig kapacitet för åtminstone en lalkaiial på uppläukeil.

I en mikro-makrocellsarkitektur kan det också vara fördelaktigt att mäta och analysera kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna i enhetema 120 för sekundärcells- kommunikation, såsom diskuteras vidare nedan. Detta innebär att varje enhet 120 för sekundärcellskommunikation kan detektera när signalkvaliteten är för låg och vidta lämpliga åtgärder till svar på detta.

Exemplífierandeflödesdiagram För bättre förståelse av uppfinningen kommer föredragna utföringsfonner av uppfin- ningen nu att beskrivas mer detaljerat med hänvisning till de exemplifierande flödes- diagrammen i Fig. 3 och 4.

Fig. 3 är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar ett forfarande för drifi av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna mäts mer eller mindre kontinuerligt, vilket representeras av steg S1. Länkkvaliteten analyseras i steg S2. Analysen utförs företrädes- vis i den centrala huvudenheten, som kommunicerar med driftstödssystemet (NMS). Om länkkvaliteten är tillräcklig (Y), används de trådlösa optiska länkarna för kommunikation mellan primärcellsenheten och respektive sekundärcellsenheter. Om analysen å andra sidan avslöjar att kvaliteten hos en trådlös optisk länk är otillräcklig (N), skickas en vaming till NMS eller RNC (beroende på vilken styrsystemshierarki som används). I steg S3 kontrollerar NMS huruvida det finns någon alternativ radiotäckning för mobil- terminalerna inom den berörda sekundärcellen. Om det inte finns någon alternativ radio- täckning (N) befaller NMS, via den centrala huvudenheten, att en eller flera piimärcellsfi ärradioenheter eller vilka andra lämpliga kommunikationsenheter i närheten som helst ökar sin radiotäckning (steg S4). NMS avlägsnar den otillgängliga sekundär- cellsenheten från en central lista över tillgängliga radioenheter och skickar tillbaka den uppdaterade listan till mobiltenninalen eller -terrninalema i den berörda sekundärcellen. 10 15 20 25 523 400 15 Dessa åtgärder måste slutföras medan kvaliteten hos den trådlösa optiska länken fortfarande ar tillräcklig för kommunikation. Experiment visar att länkkvalitctcn normalt sett inte sjunker plötsligt, varför den nödvändiga kommunikationen mellan NMS och mobilterrninalema kan utföras. Baserat på den uppdaterade listan inser mobiltenninalen att den sekundärcellsenhet som den år ansluten till inte längre är tillgänglig och utför överkoppling till den kommunikationsenhet från vilken den starkaste radiosignalen tas emot (steg S5). Ifall nöjaktig radiotäckning redan tillhandahålls av en annan kommunikationsenhet, såsom en makrocellsenhet, kan överkoppling (S5) utföras omedelbart utan att radiotäclmingen ökas. I steg S6 instrueras sekundärcellsenheten med dålig länkkvalitet typiskt sett att gå in i radioviloläge, där den minskar RF-utgångs- effekten och endast lyssnar till huvudenheten eller NMS för vidare instruktioner.

Minskningen av RF -utgångseffekten är inte obligatorisk men mycket önskvärd för att minska nätverkets brusnivå. I viloläge sänder sekundärcellsenheten en optisk testsignal över den trådlösa optiska länken. Kvaliteten hos den sända optiska testsignalen analyseras på vanligt sätt i den centrala huvudenheten för att detektera när kvaliteten hos den trådlösa optiska länken åter är tillräcklig för kommunikation, Så snart den trådlösa optiska länken bedömts vara funktionsduglig igen uppdaterar NMS listan över tillgäng- liga radioenheter, instruerar sekundärcellsenheten att gå in i normalt radioläge, där RF- utgångseffekten ökas, samt instruerar även kommunikationsenheten som radiotrafiken överlämnats till att minska sin RF-utgångseffekt till normal nivå igen.

Fig. 4 är ett schematiskt flödesdiagram som illustrerar ett förfarande för drift av ett cellulärt kommunikationssystem enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen. I detta fall, vilket direkt motsvarar en mikro-makrocellsarkitektur, implementeras länkkvalitetsanalysen i enheterna för sekundära mikroceller. Detta innebär att mikrocellsenheterna själva kan detektera när signalkvaliteten är för låg så att de kan vidta lämpliga åtgärder till följd därav. Detta är särskilt användbart när kvaliteten hos den trådlösa optiska länken plötsligt sjunker. 10 15 20 25 30 523 400 16 Kvaliteten hos de trådlösa optiska länkarna mäts i -espektive rrlikïocellsenhet, vilket representeras av steg S11. I steg S12 analyseras länkkvaliteten lokalt i var och en av de enhetema för sekundära mikroceller. Ifall länkkvaliteten hos en trådlös optisk länk är tillräcklig (Y) används länken för kommunikation mellan enheten för den primära makrocellen och motsvarande sekundära mikrocellsenhet. Om den lokala analysen å andra sidan indikerar att kvaliteten hos en trådlös optisk länk som hör till en sekundär mikrocellsenhet är otillräcklig (N) försöker mikrocellsenheten skicka en varning till huvudenheten och eventuellt vidare till det tillhörande driftstödssystemet (NMS). I steg S13 bestäms huruvida den trådlösa optiska signalen avklingar snabbt eller långsamt, d.v.s. huruvida det inom nästföljande minuter kommer att finnas någon tillförlitlig kontakt mellan mobilterminalema placerade i den relevanta mikrocellen och huvudenheten eller NMS.

Om länkkvalitetsanalysen indikerar att den trådlösa optiska signalen avklingar långsamt (Y) initieras överkoppling centralt från NMS (steg S14). NMS avlägsnar helt enkelt mikrocellsenheten fiån listan över tillgängliga radioenheter och skickar den uppdaterade listan till mobiltenninalen, som sedan utför överkoppling till makrocellsenheten. I steg S15 instrueras typiskt sett sekundårcellsenheten med otillräcklig länkkvalitet att gå in i radioviloläge. I detta fall sänds en optisk testsignal över den trådlösa optiska länken från primärcellsenheten till sekundärcellsenheten. Testsignalen analyseras i sekundär- cellsenheten vid viloläge för att detektera när länkkvaliteten hos den trådlösa optiska länken åter är tillräcklig. Når den trådlösa optiska länken bedöms vara funktionsduglig går sekundärcellsenheten in i normalt radioläge och listan över tillgängliga radioenheter uppdateras för att möjliggöra överkoppling till sekundärcellsenheten.

Ifall länkkvalitetsanalysen indikerar att den trådlösa optiska signalen avklingar snabbt W), initieras överkoppling lokalt från den relevanta mikrocellsenheten (steg S16).

Eftersom länkkvalitetsanalysen utförs lokalt vet mikrocellsenheten att den optiska signalen förlorats eller kommer att förloras inom kort och behöver inte vänta på NMS- svaret. Mikrocellsenheten går således in i radioviloläge fastän NMS ännu inte svarat (steg S17). I detta fall är minskning av RF-utgångseffekten i viloläge ett strikt krav som måste 10 15 20 25 30 '523 400 17 uppfyllas eflersom det inte är möjligt att lita till och den centrala mekanismen för uppdatering av listan över tillgängliga radioenheter. I stället detekterar mobilterrninalen eller -terrninalema inom den berörda mikrocellen att mottagen radiosignalsintensitet från enheten för den primära makrocellen är starkare än från mikrocellsenheten i viloläge och utför följaktligen överkoppling till enheten för den primära makrocellen. Liksom tidigare utförs analys av en testsignal, vilken sänds av primärcellsenheten över den trådlösa optiska länken, i sekundärcellsenheten vid viloläge.

Det ska förstås att andra sätt att omdirigera radiotrafiken till en annan kommunikations- enhet också är möjliga. I själva verket kan vilken konventionell mekanism för att utföra överkoppling som helst, inklusive mobilassisterad överkoppling och centralt framtvingad överkoppling, anpassas för användning av uppfinningen.

Länkgränssnittet mellan primärcellsenheten och huvudenheten Återigen med hänvisning till Fig. 1 och 2 baseras länken 150 mellan primärcellsenheten 110 och huvudenheten 160 företrädesvis på optisk fiber. Ur nätverkstillgänglighets- hänseende bör anslutningen mellan primärcellsenheten och huvudenheten inte baseras på teknik för optisk fiirymdskommunikation. Även om kopparkablar och mikrovågslänkar inte utesluts är användning av optisk fiber mellan primärcellsenheten och huvudenheten för tillfället den bästa lösningen, i synnerhet då kapacitetskraven är höga. Användning av optiska fibrer möjliggör placering av huvudenheten flera tiotals kilometer bort från primärcellsenheten och de tillhörande sekundärcellsenhetema.

Det faktum att våglängder använda inom fiberoptiken hamnar inom atrnosfäriska överföringsfönster möjliggör trådlösa optiska länkar på upp till 500 meter med användning av direktmodulerade standardsändtagare, enkel optik och ingen ytterligare optisk förstärkning. På detta sätt kan lågkostriadslänkar mellan primärcellsenheten och sekundärcellsenheterna realiseras. Dessutom kan kapaciteter på upp till flera Gbps erhållas med direktrnodulerade lasrar och samma ljus kan användas för frirymdshopp och fiberöverföring utan någon mellanliggande optisk-elektrisk-optisk- omvandling. Detta är 10 15 20 25 30 S22» 400 18 helt i överensstämmelse med tredje generationens (36) kornrnunikationss fstem, där den typiska cellstorleken i stadsbebyggelse är några hundra meter.

Det ska emellertid förstås att de trådlösa optiska länkarna inte är begränsade till våglängder som överensstämmer med de som används i fiberoptiken. Vilken våglängd som helst som faller inom ett atmosfäriskt överföringsfönster kan användas, under förutsättning att lämplig omvandling utförs mellan fibem och de trådlösa optiska länkarna.

Flerfiberkonfiguration Ifall optiska fibrer enkelt distribueras mellan primärcellsenheten och huvudenheten har det visat sig fördelaktigt att tillhandahålla åtminstone en dedicerad optisk fiber mellan primärcellsenheten och huvudenheten för varje trådlös optisk länk. Denna så kallade flerfiberkonfiguration är potentiellt kostnadseffektiv eftersom inga tekniker för våglängdsmultiplexering och våglängdsfiltrering erfordras.

Fig. 5 är ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en exemplifierande implemen- tering av ett cellulärt kommunikationssystem med en huvudenhet ansluten till distribuerade radioenheter genom en flerfiberkonfiguration i kombination med trådlösa optiska länkar. Kommunikationssystemet 100 innefattar fjärradioenheter såsom primärcellsfiärradioenheten 110 och sekundärcellsfiärradioenhetema 120. Liksom tidigare är sekundärcellscnhctema 120 förbundna med primärcellsenheten 110 via de respektive trådlösa optiska länkarna 140. Enheten 110 för primärcellskommunikation är nu ansluten till huvudenheten 160 via ett flertal optiska fibrer, vilka tillsammans bildar länkgränssnittet 150. Huvudenheten 160 är normalt sett ansluten till radionätverks- styrenheten (RNC) 170, som i sin tur är kopplad till mobiltelefonväxeln (MSC) 180, vilken har ett tillhörande driftstödssystem (NMS).

Infonnationsflödet kommer främst att beskrivas i riktning från sekundärccllsenhetema 120 till primärcellsenheten 110 och vidare till huvudenheten 160. Trafik i motsatt 10 15 20 25 30 i 523 400 19 riktning är likartad och det ska förstås att uppfinníngen understödjer dubbelriktad lielduplex kommunikation. För duplcx kommunikation används nonnalt sett ett dedicerat par optiska fibrer för varje trådlös optisk länk fast det är möjligt med duplex- kommunikation över en enda optisk fiber.

Var och en av sekundärcellsfiärradioenheterna 120 inbegriper lämpligen den antenn- anslutna RF-sändtagaren 122, som är kopplad via ett elektro-optiskt gränssnitt 123 till den optiska sändtagaren 124. Sekundärcellsenheten 120 är typiskt sett försedd med någon slags intern styrenhet 125 för utförande av olika styrfunktioner såsom initiering av överföringen av den optiska testsignalen och styrning av RF-utgångseffekten. Den optiska sändtagaren 124 kan helt enkelt konfigureras som en del av en optisk fiber som är ansluten till kollimerande-/mottagande optik. Det finns två anledningar till att använda en optisk fiber innan ingången till den kollimerande optiken. För det första möjliggör det placering av den kollimerande optiken på vilken lämplig plats som helst, vilken kan ligga rätt långt från RF -sändtagaren För det andra är den utsända vågfronten från det optiska sändtagarelementet i allmänhet inte symmetrisk, emedan utsignalen från fibem är ungefär Gaussfördelad och symmetrisk. Detta möjliggör användning av optiska komponenter av standardtyp och till låg kostnad för kollimering. I detta specifika exempel baseras den kollimerande optiken på en lins (med eller utan antireflexbehandling) eller ett (spegelbaserat) teleskop.

Den kollimerade optiska signalen från den optiska sändtagaren 124 hos en given sekundärcellsenhet 120 överförs genom atmosfären (trådlösa optiska länken 140) till respektive optiska sändtagare 114 i primärcellsenheten 110. Primärcellsenheten 110 innefattar företrädesvis flera sådana optiska sändtagare 114, en för varje sekundär- cellsenhet 120 den är ansluten till. Varje optisk sändtagare 114 baseras företrädesvis också på mottagande-/kollimerande optik av standardtyp och till låg kostnad, såsom en lins eller ett teleskop. Den mottagande linsen fokuserar den inkommande optiska signalen in mot en dedicerad optisk fiber i det flerfibriga länkgränssnittet 150 och överför den optiska signalen till huvudenheten 160. Denna slags implementering erfordrar endast 10 15 20 25 30 523 400 20 ett minimalt antal aktiva optiska komponenter och eftersom varje fjärrenhet har sin egen dedicerade optiska fiber (eller fiberpar) i det flerfibriga länkgränssnittct behövs varken våglängdsmultiplexering eller någon annan slags multiplexering. Detta innebär att kraven på våglängdsstabilitet inte blir avgörande.

Uppfnningen inbegriper givetvis möjligheten att använda optisk förstärkning ifall längre hopplängder i fria rymden erfordras. Användning av optisk förstärkning möjliggör hopplängder i storleksordningen kilometrar, beroende av lokala väderförhållanden.

Primärcellsfjärradioenheten 110 innefattar även RF-sändtagaren 112, som är ansluten via ett elektro-optiskt gränssnitt 113 till en av de optiska fibrema i flerfibergränssnittet 150 för förbindelse med huvudenheten 160. Primärcellsradioenheten 110 innefattar vidare en intern styrenhet 115 som utför olika styrfuriktioner, såsom styrning av RF-sändtagarens 112. iitgångseffekt, företrädesvis som svar på styrkommandon från huvudenheten 160.

Huvudenheten 160 innefattar typiskt sett en enhet 164 för länkkvalitetsanalys, en fjärrstyrenhet 166 samt sändtagarfunktioner 168.

Enheten 164 för länkkvalitetsanalys implementeras företrädesvis som en opto-elektronisk beslutskrets (opto-electronic decision circuit, OEDC). I detta specifika exempel innefattar enheten 164 för länkkvalitetsanalys också utrustning för själva länkkvalitetsmätriingarna.

Utrustningen för länkkvalitetsmätning sonderar i allmänhet de optiska signaler som överförts över de trådlösa optiska länkama 140 sedan de förts vidare av de optiska fibrerna 150 och utför mätningar på de optiska signalema. I OEDC analyseras signal- kvaliteten elektroniskt med avseende på signalstyrka, signal/brusförhållande eller felrater på olika nivåer i protokollstacken.

Länkkvalitetsmätningarna kan alternativt utföras i primårcellsenheten 110 och förmedlas till huvudenheten 160 för analys. I detta fall är enheten 110 för primärcells- kommunikation försedd med utrustning 118 för länkkvalitetsrnätningar. Länkkvalitets- 10 15 20 25 30 :nun-u v» n" ,. . t5340Û::::'.:::------ . . . . . . .. . , _ . Û Ü OC OI II lIrI III 21 informationen som erhålls med mätutrustningen 118 överfirs i allmänhet via en separat optisk styrkanal, vilken även kallas ett optiskt driftgränssnitt (Optical Management Interface, OMI), till enheten 164 för länkkvalitetsanalys för analys med hjälp av OEDC.

Om OEDC finner kvaliteten hos en trådlös optisk länk otillräcklig sänds en vamíng till NMS 180 eller RNC 170 (beroende på vilken styrsystemshierarki som används). NMS 180 eller RNC 170 undersöker huruvida det finns någon alternativ radiotäckning för mobilterminalerna i den berörda sekundärcellen. Om ingen alternativ radiotäckning finns beordrar NMS 180 eller RNC 170 via fjärrstyrenheten 166 den närmaste primärcellsfjärradioenheten eller de närmaste enhetema att öka sin radioutgångseffekt.

Den otillgängliga sekundärcellsenheten avlägsnas från en central lista över tillgängliga radioenheter som lagras i NMS 180 och den uppdaterade listan sänds tillbaka till mobil- terminalen eller tenninalerna i den berörda sekundärcellen så att överkoppling kan initieras.

Som ovan indikeras kan nätverksstyrfunktionerna, inklusive allokering och frigörande av radiokanaler, hantering av överkoppling, samt dynamisk radiotäckningsstyrning, distri- bueras mellan huvudenheten, RNC och NMS på olika sätt, beroende av den valda styr- systemshierarkin.

Det ska också förstås att det är möjligt att implementera beslutskretsen genom användning av heloptisk behandling, utan någon opto-elektronisk omvandling.

Våglängdsm ultiplexering (WDIII) Om antalet redan existerande fiber är för litet för realisering av flerfiberkonfigurationen, eller om det inte är ekonomiskt försvarbart att installera fler fibrer, kan en altemativ procedur baserad på våglängdsmultiplexering (Wavelength Division Multiplexing, WDM) användas. Gles (course) WDM kan vara fördelaktig av ekonomiska anledningar fast tät (dense) WDM är också tekniskt möjlig. Den huvudsakliga skillnaden jämfört med ovan beskrivna flerfiberkonfiguration är att det inkommande ljuset innefattar 10 15 20 25 30 523 400 22 välseparerade och väldefinierade våglängder. Varje våglängd är endast bärare av information från en sekundärcellsfiärrenhet. Primärcellsenheten har också en egen våglängd. Om en enda fiber används måste de optiska signalerna multiplexeras innan de kommer in i fibem mellan primärcellsenheten och huvudenheten och demultiplexeras på huvudenhetssidan. Eftersom multiplexering och demultiplexering av optiska signaler är tämligen tröttsamma uppgifter vilka erfordrar väldefinierade våglängder som måste vara stabila över tiden, kräver WDM-konfigurationen avancerade och tämligen komplexa optiska komponenter. Detta är i allmänhet inte förenligt med de ekonomiska kraven men kan vara rättfärdigat då kostnaden för installation av ny fiber är hög.

WDM-konfiguration möjliggör även att en enda huvudenhet hanterar' flera primär- cellsenheter med tillhörande sekundårcellsenheter. Om primärcellsenheterna är placerade på olika ställen motsvarar antalet optiska fibrer i allmänhet antalet prirnärcellplatser (eller dubbla antalet primärcellplatser om fiberpar används för duplex kommunikation).

DWDM-system kan gott och väl hantera mer än 100 olika våglängder. Detta innebär att en enda huvudenhet bör kunna hantera mer än 100 tjärrenheter, varvid ett mycket rimligt antal optiska fibrer nyttjas.

Uppbyggnad av radiobasstationen med avseende på radiosändtagarfunktionen I central-tjärr-konceptet kan radiosändtagarfunktionen delas upp mellan huvud- och fiärrenheten på olika sätt. Detta ger radiokonstruktören ett visst mått av frihet med avseende på fjärradioenheternas elektroniska komplexitet. Fig. 6A-C illustrerar några olika varianter av central-fjärr- gränssnittet med avseende på radiosändtagarfimktionen.

Fig. 6A illustrerar fallet med analog RF-överföring mellan huvud- och tjärrenheten. I detta exempel är större delen av den distribuerade radiobasstationens sändtagarfunktion placerad i huvudenheten. Sändtagarfunktionen i huvudenheten inbegriper en enhet 168-l för digital basbandsbehandling, en enhet 168-2 för digital behandling vid mellanliggande frekvens (intennediate frequency, IF) samt en analog till digital (A/D)-omvandlare 168-3 och en digital till analog (D/A)-omvandlare 168-4. Enheten 168-1 för digital 10 15 20 25 Q o o | on v 23 basbandsbehandling utför basbandsbehandling och frekvensomvandling mellan basbandel och bandet med mellanliggande frclcvcnscr (IF). Enheten 168 -2 för digital IF- behandling behandlar radiosignaler digitalt vid en mellanliggande frekvens och utför frekvensomvandling mellan bandet med mellanliggande frekvenser och radiofrekvens (RF)-bandet. A/D-omvandlaren 168-3 omvandlar analoga radiosignaler från en RF- mottagare 122-1 i fjärrenheten till digital form för överföring till den digitala IF- behandlingsenheten 168-2. RF-mottagaren 122-1 är ansluten till en antenn för mottagning av radiosignaler från mobilabonnentterrninaler. D/A-omvandlaren 168-4 omvandlar den digitala RF-signalen från den digitala IF-behandlingsenheten 168-2 till analog form för överföring till en RF -sändare 122-2 i fjärrenheten. RF-sändaren 122-2 är ansluten antingen till samma eller till en annan antenn för överföring av radiosignaler till mobilabonnentterminaler. Fjärrenheten kan uppenbarligen göras mycket enkel med avseende på såndtagarfiinktionen.

Fig. 6B illustrerar fallet med digital RF-överföring mellan huvudenheten och fjärr- enheten. I detta exempel implementeras omvandlingen mellan digitala och analoga radiosignaler på fjärrsidan. Detta innebär att fjärrenheten förutom RF -mottagaren 122-1 och RF-sändaren 122-2 nu även innefattar en A/D-omvandlare 122-3 och en D/A- omvandlare 122-4.

Fig. 6C illustrerar fallet med digital IF-överföring mellan huvud- och fjärrenheten. I detta exempel är den digitala IF-behandlingen placerad på fjärrsidan, med en digital IF- behandlingsenhet 122-5 arrangerad i fjärrenheten.

Det är även möjligt att placera enheten för digital basbandsbehandling på fjärrsidan, varvid hela RF-sändtagarfunktionen således tillhandahålls i fiärrenheten. Detta är normalt sett inte den föredragna implementeringen, eftersom det ofia är gynnsamt att använda fjärrenheter med låg komplexitet. 10 15 20 25 30 S23 400 ::::I:f:-::::t::-:;1: 24 Nätverksplanering På andra sidan, på nätverksplaneringsnivå, har nätverksadrninistratören flera alternativ för att tillhandahålla full täckning genom noggrann fördelning av fjärradioenheter över ett givet nätverksområde. I det följande beskrivs två olika arkitekturer som baseras på rundstrålande antenner respektive tresektorantenner.

Fig. 7A är ett schematiskt diagram över ett exemplifierande cellulärt kommunikations- system enligt uppfinningen baserat på rundstrålande radioantenner i fiärradioenheterna. I fallet med rundstrålande antenner kan en konfiguration med två sekundärcellplatser 120 för varje primärcellplats 110 vara effektiv. Varje primärcellplats 110 är genom respektive trådlösa optiska länkar 140 förbunden med två lämpligt placerade sekrmdärcellplatser 120. För enkelhetens skull tillhörande radionätverksstyrenheten (RNC) och mobiltelefonväxeln/driftstödsystemet (MSC/NMS) i Fi g. 7A. Så länge de trådlösa optiska länkama 140 är fullt funktionsdugliga är nätverks- visas inte huvudenheten och tillgängligheten hög och stabil, varvid varje fjärrstatiorr betjänar sin respektive cell 111- A, 121. Om det börjar snöa eller om dimma börjar bildas försämras dock de atmosfäriska förhållandena för de trådlösa optiska länkama och länktillgängligheten minskar. Dåligt väder påverkar ofta ett relativt stort antal fjärrplatser och de åtgärder som vidtas för att kompensera för den minskade länktillgängligheten hänför sig därför normalt sett till flera eller alla fjänplatser inom ett cellulärt kommunikationsnätverk eller delnätverk. Om Sekundärcellplatsema 120 inom det berörda nätverksornrådet inte kan etablera tillförlitliga optiska förbindelser med tillhörande primärcellplatser 110, instrueras primärcellplatsema att öka sin RF -täckning så att de betjänar ett större ornråde 111-B än det ursprungliga området 111-A, såsom illustreras i Fig. 7B. På detta sätt är det möjligt för primärcellplatsema 110 att helt täcka det intressanta nätverksornrådet genom att öka RF -sändtagamas utgångseffekt. Radiotrafiken som hör till mobiltenninalema i nätverket omdirigeras därpå till primärcellplatsema med hjälp av mer eller mindre konventionella överkopplingstekniker. Detta innebär att full RF-täckning kan garanteras trots att de trådlösa optiska länkama ligger nere. Sekundärcellplatsema 120 går företrädesvis in i radioviloläge för att minska brusnivån i nätverket. 10 15 20 r o va: o u u; :u-o o c o I n v 1 n a n. p . . ».: : _- - _- ' i . ~ ' i! ÜIII I 0 anno Ivnun 25 Fig. 8A är ett schematiskt diagram över ett exemplifierande cellulärt kommunikations- system enligt uppfinningen baserat på tresektorantenner. Tresektorantenner är de. vanligast använda antennerna i GSM- och W-CDMA-system. För denna antenntyp lämpar sig en konfiguration med tre sekundärcellplatser 120. för varje primärcellplats 110, såsom illustreras i Fig. 8A. Varje primärcellplats 110, vilken betjänar primärcellen 111-A, är via de respektive trådlösa optiska lärrkama 140 förbunden med tre lämpligt placerade sekundärcellplatser 120, som var och en betjänar en respektive sekundärcell 121.

Fig. SB är ett schematiskt diagram över det cellulära komrnunikationssystemet i Fig. 8A för fallet med otillräcklig tillgänglighet hos trådlösa optiska länkar. Sekundärccllplatsema 120 går företrädesvis in i radioviloläge och primärcellplatserna 110 ökar sin RF-täckning från det ursprungliga området 111-A till det större området 111-B för att tillhandahålla fiill RF-täckning i nätverket.

Om primärcellplatserna är makrocellplatser som redan i utgångsläget har tillräcklig radiotäckning är det naturligtvis inte säkert att radiotäckningen behöver ökas. I ett sådant fall utför mobilterminalerna helt enkelt överkoppling till makrocellplatsema.

Ovan beskrivna utföringsfonner är endast givna som exempel och det ska förstås att uppfinningen inte begränsas till dem. Ytterligare modifikationer, förändringar och förbättringar vilka bibehåller de grundläggande underliggande principer som visas och görs anspråk på här ligger också inom uppfinningens omfattning och anda.

Claims (22)

10 20 25 n u o u o n nu ~ u | u u n. n .n 523 400 26 \ Yfrvrvx FATEN 1 MQAV

1. Cellulärt kommunikationssystem baserat på ett flertal radiobaserade kommunikationsenheter, varvid kommunikationssystemet innefattar: - en central huvudkommunikationsenhet (160); - en radiobaserad primärcellskommunikationsenhet (110) ansluten till den centrala huvudenheten (160); - ett antal radiobaserade sekundärcellskommunikationsenheter (120), var och en ansluten till den radiobaserade primärcellskommunikationsenheten via en respektive trådlös optisk länk (140) och tillhandahållen som en fiärradioenhet som tillsammans med den centrala huvudenheten (160) bildar en distribuerad radiobasstation, varvid den distribuerade radiobasstationen uppvisar en radio- sändtagarfunktion som är uppdelad mellan sekundärcellsfiärradioenheten (120) och den centrala huvudenheten (160); - organ för mätning av kvaliteten hos åtminstone en av de trådlösa optiska länkarna (140); och - organ för omdirigering av radiotrafik, om den uppmätta kvaliteten hos den trådlösa optiska länken tillhörande en sekundärcellskommunikationsenhet ( 120) är otillräcklig, från sekundärcellskommunikationsenheten till en annan av kommunikationsenheterna inom det cellulära kommunikationssystemet.

2. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket primärcells- kommunikationsenheten (110) tillhandahålls som en fiärradioenhet som bildar en distribuerad radiobasstation tillsammans med den centrala huvudenheten (160).

3. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket analysen av den uppmätta länkkvaliteten är implementerad i den centrala huvudenheten ( 160). 10 15 20 25 523 400 27

4. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 3, 1 vilket organet för mätning av länkkvaliteten är implementerat i primärcellskommunikationsenheten (110) eller i den centrala huvudenheten (160).

5. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket primärcells- kommunikationsenheten (110) är ansluten till den centrala huvudenheten (160) genom ett flertal fast anslutna kommunikationslänkar (150), varvid åtminstone en dedicerad kommunikationslänk är tilldelad varje trådlös optisk länk ( 140).

6. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 5, i vilket varje dedicerad kommunikationslänk är baserad på optisk fiber.

7. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket primärcellskom- munikationsenheten (1 10) är en komplett radiobasstation.

8. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket omdirigeringsorganet innefattar organ för att orsaka överkoppling från sekundärcellskommunikationsenheten (120) med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken till den andra kommunikationsenheten.

9. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 8, i vilket omdirigeringsorganet innefattar organ för ökning av radiotäckningen hos den andra kommunikationsenheten.

10. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 8 eller 9, vidare innefattande organ för att få sekundärcellskommunikationsenheten (120) med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken att gå in i radioviloläge.

11. ll. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 8, i vilket sekundärcells- kommunikationsenheten ( 120) med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska 10 15 20 25 30 o o n a en u 523 400 28 länken är en mikroceliskommunikationsenhet och den andra kommunikationsenheten är en makrocellskommunikationsenhet.

12. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 11, vidare innefattande organ för att få sekundärcellskommunikationsenheten (120) med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken att gå in i radioviloläge.

13. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 11, i vilket åtminstone en av sekundärcellskommunikationsenhetema (120) innefattar: - organ för mätning av kvaliteten hos motsvarande trådlösa optiska länk; och - organ för övergång till radioviloläge i händelse av otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken.

14. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 11, i vilket en sekundärcells- kommunikationsenhet (120) innefattar organ för bestämning av huruvida en trådlös optisk signal på motsvarande trådlösa optiska länk avklingar långsamt eller snabbt.

15. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 14, i vilket sekundärcells- kommunikationsenheten (120) uppvisar en funktion för att skicka en vaming till den centrala huvudenheten (160) för centralt initierad överkoppling om den trådlösa optiska signalen avklingar långsamt.

16. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 14, i vilket sekundärcells- kommunikationsenheten (120) uppvisar en funktion för att initiera överkoppling lokalt om den trådlösa optiska signalen avklingar snabbt.

17. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 16, i vilket sekundärcells- kommunikationsenheten (120) uppvisar en funktion för att initiera överkoppling lokalt genom minskning av RF-utgångseffekten. 10 20 25 30 c I I o o. o 1523 400 29

18. Ceiluiåri kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket det cellulåra kommunikationssystemet innefattar ett flertal primärcellskommunikationsenheter (110) med tillhörande sekundärcellskommunikationsenheter (120) och den andra kommunikationsenheten är en primärcellskommunikationsenhet i närheten av sekundärcellskommunikationsenheten med otillräcklig kvalitet hos den trådlösa optiska länken.

19. Cellulärt kommunikationssystem enligt krav 1, i vilket länkkvaliteten mäts med avseende på åtminstone en av signalstyrka, signal/brusförhållande, och felrater på olika nivåer i protokollstacken.

20. Förfarande för drift av ett cellulärt kommunikationssystem baserat på ett flertal radiobaserade kommunikationsenheter, varvid kommunikationssystemet uppvisar en (160), en kommunikationsenhet (110) ansluten till den centrala huvudenheten ( 160), och ett central huvudkommunikationsenhet radiobaserad primärcells- antal tillhörande radiobaserade sekundärcellskommunikationsenheter (120), var och en ansluten till primärcellskommunikationsenheten via en respektive trådlös optisk länk (140), varvid förfarandet innefattar stegen: (120), avklingningstakt hos en trådlös optisk signal på motsvarande trådlösa optiska länk; och - bestämning, i en sekundärcellskommunikationsenhet av en - initierande av överkoppling av radiotrafik från sekundärcells- kommunikationsenheten till en annan radiobaserad kommunikationsenhet inom det cellulära kommunikationssystemet lokalt i sekundärcellskommunikationsenheten eller centralt i den centrala huvudenheten beroende på den bestämda avklingningstakten, där sekundärcellskommunikationsenheten (120) från vilken radiotrafik ska kopplas över är en mikrocellskommunikationsenhet och den andra kommunikations- enheten är en makrocellskommunikationsenhet.

21. Förfarande enligt krav 20, i vilket sekundärcellskommunikationsenheten ( 120) initierar överkoppling lokalt genom minskning av sin RF-utgångseffekt. I h " ' 'H-"W ."..". .".! 7 '9 'II I I I O I O i u» nu sn . 9' ¿ :..:'::,--,- . ' tlip 10 co oo nu 30

22. Förfarande eníigt krav 20, i vilket den centrala huvudenheten (160) initierar överkoppling centralt som svar på en varning mottagen från sekundärcells- kommunikationsenheten ( 120).