WO2017134322A1 - Arquitectura de fibra multinúcleo y método de control - Google Patents

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WO2017134322A1
WO2017134322A1 PCT/ES2017/070050 ES2017070050W WO2017134322A1 WO 2017134322 A1 WO2017134322 A1 WO 2017134322A1 ES 2017070050 W ES2017070050 W ES 2017070050W WO 2017134322 A1 WO2017134322 A1 WO 2017134322A1
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WO
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processing unit
baseband processing
radio head
radiating
multicore fiber
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PCT/ES2017/070050
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jose Capmany Francoy
Ivana GASULLA MESTRE
Salvador Sales Maicas
Original Assignee
Universitat Politècnica De València
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00—Wireless channel access

Definitions

  • the present invention relates to the field of wireless communication systems, and in particular to the use of multicore fibers in the front section of access networks.
  • RAN radio access network
  • BS base stations
  • CO central office
  • SMF single-mode fiber point-to-point
  • the equipment that must be installed in each of these BSs includes three different parts.
  • the first is the radiant system, usually an antenna.
  • the second is an independent cell-site locker (CSC) that houses the main equipment of the BS, including the remote radio units (RRU), the baseband unit (BBU), a small segment of radio over digital fiber (DRoF) that connects the RRUs to the BBU and the system module.
  • the third part is the cell location gateway (CSG) that interconnects the CSC with the back section network.
  • the downward signal received from the CO through the back section network is in baseband format. It is processed by the BBU, converted into radio, translated into the optical domain and sent to different RRUs through different DRoF links.
  • the signal is converted back to the radio frequency (RF) domain and sent to through pairs of coaxial cables to the antennas in the BS from which it radiates. The same operation in reverse order is performed for the radio signal upstream.
  • RF radio frequency
  • This traditional RAN architecture has several important drawbacks.
  • the addition of additional BSs to improve capacity results in great interference between the BSs since they share the same frequency resource and must be installed close to each other.
  • it is expensive to build and operate each BS since it needs a considerable amount of autonomous equipment, including its own cooling system, rear section transport, backup battery, monitoring system, etc.
  • the traffic managed by each BS experiences considerable fluctuations over time and, since the BSs are sized to offer the greatest capacity, the usage rate of Average individual BS resources is very low.
  • C-RAN centralized radio access networks
  • the BBU teams are housed in the CO instead of in the remote BS locations.
  • This can be implemented either by stacking BBU or by grouping BBU.
  • the resources in the CO are sized depending on the number of BSs to be served. However, these resources are allocated depending on the needs of each base station at a given time, thus performing a dynamic allocation of resources.
  • the front section introduced in this architecture connects the RRU, now called radiant radio heads (RRH), which feed the radiating elements and which are the only elements that are preserved in the BS, with the centralized BBUs.
  • RRH radiant radio heads
  • a subsequent section is also present between the BBUs and the wide area area connection (WAN) node. Since it is based on a large-scale centralized deployment, it has the potential to connect hundreds or even thousands of remote HR with a centralized BBU cluster. This allows a higher coverage density from a single CO.
  • WAN wide area area connection
  • the common public radio interface is the digital interface standard for encapsulating radio samples between HR and BBU.
  • the radio signals are multiplexed by a low latency, non-packet-based time interval type technique that limits the front section link distances and defines a maximum latency of 0.4 ms.
  • Proposed designs for the C-RA front section distribution are composed of multiple parallel DRoF links implemented by single-core SMF fibers that individually feed each RRH located in the BS. Since sectorization techniques are implemented in the BS antenna systems, which vary from antennas of 3 conventional sectors to higher order configurations (up to 12 sectors), multiple bidirectional fiber links must be deployed to each BS. In addition, the use of multi-input and multiple radio transmission Outputs (MIMO) considerably increases the number of DRoF connections required. For example, the LTE wireless standard supports up to 4 antennas for downlink (4x4 MIMO), while LTE-Advanced (LTE-A) powers MIMO transmission with a downlink extension up to 8x8 and the introduction of link MIMO up to 4x4. The implementation of spatial MIMO designs therefore increases the required degree of parallelism by a factor that ranges between 4 and 8.
  • Multicore Fiber Opportunities for Centralized Radio Access Networks (Gasulla, I., Pérez, J., 16 th Optical Conference on Transparent Optical Networks, 2014) has proposed that the C-RAN type architectures described above can benefit from the inherent parallelism and compactness offered by multicore fibers (MCF).
  • MCF multicore fibers
  • the CPRI requires very high symmetric bit rates compared to the actual data rate in user equipment.
  • the transport of 5 contiguous 20 MHz LTE-A channels requires a bit rate of 6,144 Gbps / sector and this figure can increase up to almost 50 Gbps / sector if the capacity is increased by using for example the use of 8x8 MIMO.
  • PONs passive optical access networks
  • the present invention discloses a multicore fiber architecture applicable to the front section of a centralized radio access network
  • C-RAN comprising a multicore fiber (MCF) to connect each of at least one baseband processing unit (BBU) with each of at least one corresponding radiating radius (RRH) head, the unit being baseband processing located in a central office
  • MCF multicore fiber
  • the radiating radio head being located in a base station (BS), the radiating radio head N comprising radiating elements, the multicore fiber comprising 2N + 1 cores so that:
  • 1 core is reserved for sending a laser signal from the baseband processing unit to the radiating radio head to be used as a carrier in the upward transmission of the radiating radio head to the baseband processing unit.
  • the present invention discloses a method of controlling a centralized radio access network that has a multicore fiber architecture applicable to the front section according to the first aspect of the invention.
  • the method of the invention comprises controlling from a central office the allocation of resources to each of at least one radiating radio head by configuring the number of carriers and the number of activated radiating elements.
  • Figure 1 is a schematic representation of the link between a CO and an HR through multicore fiber according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic representation for a C-RAN by MCF according to an embodiment of the present invention in RoF mode.
  • Figures 3A and 3B are a schematic representation and a resource allocation table, respectively, for a C-RAN by MCF according to an embodiment of the present invention in DRoF mode.
  • FIG. 4 is a schematic representation of the integration of PON into a C-RAN by MCF according to an embodiment of the present invention. Detailed description of the preferred embodiments
  • the present invention discloses a novel multicore fiber architecture that can be applied to the front section of a centralized radio access network (C-RAN) in RoF type mode (radio on fiber) or DRoF (digital fiber radio), as well as a PON (passive optical network).
  • C-RAN centralized radio access network
  • RoF type mode radio on fiber
  • DRoF digital fiber radio
  • PON passive optical network
  • the architecture comprises a multicore fiber (MCF) to connect each of at least one baseband processing unit (BBU) with each of at least one corresponding radiating radius (RRH) head, the baseband processing unit being located in a central office (CO) and the radiant radio head being located in a base station (BS).
  • MCF multicore fiber
  • BBU baseband processing unit
  • RRH radiating radius
  • CO central office
  • BS base station
  • the radiant radio head comprises N radiant elements.
  • Figure 1 shows a multicore fiber of length L according to a preferred embodiment of the present invention that connects a BBU in the CO (left part of the figure) with an RRH in the BS (right part of the figure).
  • the multicore fiber comprises 2N + 1 cores so that:
  • - 1 core is reserved for sending a laser signal, preferably unmodulated laser signal, from the baseband processing unit to the radiating radius head for use as a carrier in the upward transmission of the radiant radio head to the baseband processing unit.
  • FIG. 2 An embodiment according to the present invention applied to a C-RAN operating in RoF mode is shown in Figure 2.
  • the output power of the CW laser is divided into N equal parts in the radiating radius head.
  • Each of these parts is modulated by radiofrequency and then injected into one of the N different cores used for upward transmission from the RRH to the BBU.
  • the N-th core from / to the central station CO, to / from the HR sector j at the base station BS k is indicated by S ⁇ ' 7 .
  • f ⁇ M represents the frequency S within the band M.
  • a centralized switch provides dynamic mapping from / to down / up subcarrier channels and bands to / from the space ports.
  • the fiber includes an internal electronic core in which the switching is performed before the laser modulation in the downstream direction and after the detection of the laser signal in the upstream direction.
  • the spatial diversity available in CO provides several advantages. First, HR within a given BS can be configured independently. Second, the allocation of resources can be implemented electronically, allowing both carrier aggregation and MIMO. Third, the number of MIMO radiating elements in an HR can be established dynamically and independent from 1 to N from the CO, which allows, for example, CoMP (coordinated multipoint) from HR in adjoining BSs, as will be explained hereinafter.
  • the BSi provides capacity expansion using NxN MIMO over just one band frequency.
  • BS 2 provides capacity expansion by carrier aggregation (using three carriers in band 1) in all three HR and only one radiant element for each HR.
  • the BS 3 has capacity expansion using NxN MIMO in band 1, carrier aggregation in band 2 and 2x2 MIMO in band 3.
  • FIG. 3A and 3B an embodiment of the architecture according to the present invention applied to a C-RAN operating in DRoF mode is shown.
  • the output of the unmodulated laser is divided into the radiating radius head in N equal parts and each part is modulated by baseband I-Q for use in upstream transmission in DRoF mode.
  • a group of BBUs is used in which virtual BBUs are defined by software to give service to base stations BSi to BS M.
  • a number of resources are available in the CO, so that each virtual BBU can be reconfigured to assign different capacities dynamically.
  • Resources are assigned to virtual BBUs through a global resource manager, and each virtual BBU is directly associated with specific cores of a given MCF.
  • the resource allocation table in Figure 3B shows two examples of resource reconfigurations corresponding to this configuration. In both cases it is assumed that each HR in each BS has the same capacity.
  • the upper table of Figure 3B illustrates the case of carrier aggregation over 10x10 MHz non-contiguous, multi-band (800-900 MHz) for LTE-A using different MIMO configurations.
  • the CPRI bit rate is 1 536 Gbps and is illustrated as a basic unit of CPU.
  • BSi and BS 2 independently implement 4x4 and 2x2 MIMO with a global HR capacity of 6.14 and 3.07 Gbps, respectively, while the base stations BS M -2 / BS M- and BS M implement a supercell with 8x8 MIMO and a global HR capacity of 12.28 Gbps.
  • the cumulative capacity used in terms of% CPU usage of the BBU pool is illustrated by scratching.
  • the lower table in Figure 3B illustrates a situation in which capacity is being reallocated.
  • 5x5 MHz non-contiguous, single band (900 MHz) is supported for LTE-A using different MIMO configurations.
  • the CPRI bit rate is 0.768 Gbps and is illustrated as a basic unit of CPU.
  • Bit rates are maintained at 1, 536 Gbps for the cores that feed the BSi and its overall HR capacity is now 3.07 Gbps while the number of radiating elements changes from 4 to 2.
  • For BS2 the number of radiating elements changes from 1 to 8, and the bit rate per core is 0.768 Gbps, while the overall capacity per HR increases up to 6.14 Gbps.
  • the supercell implemented by the base stations BS M -2, BS M- and BS M provides a capacity of 3.07 Gbps per HR.
  • FIG. 4 A further embodiment of the present invention is shown in Figure 4, in which the multicore fiber architecture is applied to a passive optical network (PON).
  • PON passive optical network
  • 1 core is reserved for sending a laser signal from the baseband processing unit to the radiating radio head to be used as a carrier in the upward transmission of the radiating radio head to the baseband processing unit
  • - 2 cores provide down / up transmission, respectively, for a passive optical network (PON) configuration.
  • PON passive optical network
  • Table 1 below shows possible configurations in which MIMO, control laser and PON for C-RAN are directly integrated for different MCF models.
  • the second column shows the maximum possible MIMO diversity.
  • Table 1 C-RAN and PON integration options for Different designs of MCF.
  • a method of controlling a centralized radio access network having a multicore fiber architecture as defined hereinbefore comprises controlling from a central office the allocation of resources to each of at least one radiating radio head by configuring the number of carriers and the number of activated radiating elements. In this way, the allocation of capacity is carried out remotely and flexibly from the CO, which facilitates the control and management of the entire network.
  • This control can be performed by electronic switching and / or software resource managers, as mentioned earlier in this document. This avoids the use of expensive optical switching.
  • the method comprises managing radiating radio heads of at least two adjacent base stations to implement coordinated multipoint, which provides an additional advantage to the present invention. Indeed, since any given BBU can communicate at very high speeds (10 Gbps and higher) with a very low latency with any other BBU hosted in the same cluster, almost instantaneous coordination between different cells required for CoMP is guaranteed.
  • Another advantage provided by the present invention is the fact that multicore fiber saves volume and weight. In addition, it supports wavelength division multiplexing.
  • an important advantage of the present invention is that it can be applied to C-RAN with operation in both DRoF mode and RoF mode, as well as the fact that it can integrate passive optical networks (PONs) and networks. Radio access (RAN) in the same infrastructure.
  • PONs passive optical networks
  • RAN Radio access

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

La presente invención describe una arquitectura de fibra multinúcleo aplicable a sección frontal de una red de acceso de radio centralizada que comprende una fibra multinúcleo para conectar cada una de al menos una unidad de procesamiento de banda base (BBU) con cada uno de al menos un cabezal de radio radiante (RRH) correspondiente. La BBU está ubicada en una oficina central y el RRH está ubicado en una estación base. El RRH comprende N elementos radiantes y la fibra multinúcleo comprende 2N+1 núcleos, de modo que un máximo de N núcleos proporcionan tráfico ascendente del RRH a la BBU; un máximo de N núcleos proporcionan tráfico descendente de la BBU al RRH; y núcleo está reservado para enviar una señal láser de la BBU al RRH para ser usada como portadora en la transmisión 1 ascendente del RRH a la BBU. También se describe un método de control relacionado.

Description

ARQUITECTURA DE FIBRA MULTINUCLEO Y METODO DE CONTROL
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de los sistemas de comunicación inalámbrica, y en particular al uso de fibras multinúcleo en la sección frontal de redes de acceso .
Antecedentes de la invención
Las arquitecturas de red de acceso de radio (RAN) tradicionales, empleadas principalmente en redes celulares 1G y 2G, están compuestas por muchas estaciones base (BS) independientes que se conectan a una oficina central (CO) a través de una sección posterior de fibra óptica, compuesta habitualmente por un conjunto de enlaces de punto a punto de fibra de modo único (SMF) de un único núcleo.
Los equipos que deben instalarse en cada una de estas BS incluyen tres partes diferentes. La primera es el sistema radiante, habitualmente una antena. La segunda es un armario de emplazamiento de celda (CSC) independiente que alberga los equipos principales de la BS, incluyendo las unidades de radio remotas (RRU) , la unidad de banda base (BBU) , un pequeño segmento de radio sobre fibra digital (DRoF) que conecta las RRU a la BBU y el módulo de sistema. Finalmente, la tercera parte es la pasarela de emplazamiento de celda (CSG) que interconecta el CSC con la red de sección posterior. En la BS, la señal descendente recibida desde la CO a través de la red de sección posterior está en formato de banda base. Se procesa por la BBU, se convierte en radio, se traduce al dominio óptico y se envía a las diferentes RRU por medio de diferentes enlaces de tipo DRoF. En las RRU, se convierte de nuevo la señal al dominio de radiofrecuencia (RF) y se envía a través de pares de cables coaxiales a las antenas en la BS desde las que se irradia. La misma operación en orden inverso se realiza para la señal de radio en sentido ascendente .
Esta arquitectura de RAN tradicional tiene varios inconvenientes importantes. En primer lugar, la adición de BS adicionales para mejorar la capacidad da como resultado una gran interferencia entre las BS ya que comparten el mismo recurso de frecuencia y deben instalarse cerca unas de otras. En segundo lugar, resulta costoso construir y hacer funcionar cada BS, ya que necesita una cantidad considerable de equipos autónomos, incluyendo su propio sistema de refrigeración, transporte de sección posterior, batería de reserva, sistema de monitorización, etc. Finalmente, dado que los usuarios de dispositivos móviles se mueven de un lugar a otro, el tráfico gestionado por cada BS experimenta fluctuaciones considerables a lo largo del tiempo y, dado que las BS se dimensionan para ofrecer la mayor capacidad, la tasa de uso de recursos promedio de BS individuales es muy baja.
Para resolver algunos de los inconvenientes mencionados anteriormente se ha propuesto compartir recursos de varias estaciones base, lo cual ha dado lugar a las denominadas redes de acceso de radio centralizadas (C- RAN) . En este caso, los equipos de las BBU se albergan en la CO en lugar de en las ubicaciones de BS remotas. Esto puede implementarse o bien mediante apilamiento de BBU o bien mediante agrupación de BBU. Los recursos en la CO se dimensionan dependiendo del número de BS a las que se va a dar servicio. Sin embargo dichos recursos se asignan dependiendo de las necesidades de cada estación base en un momento dado, realizándose por tanto una asignación dinámica de los recursos. La sección frontal introducida en esta arquitectura conecta las RRU, ahora denominadas cabezales de radio radiantes (RRH) , que alimentan los elementos radiantes y que son los únicos elementos que se conservan en las BS, con las BBU centralizadas. También está presente una sección posterior entre las BBU y el nodo de conexión al área de área ancha (WAN) . Ya que se basa en un despliegue centralizado a gran escala, tiene potencial para permitir conectar cientos o incluso miles de RRH remotas con una agrupación de BBU centralizada. Esto permite una densidad de cobertura mayor a partir de una única CO.
La interfaz de radio pública común (CPRI) es la norma de interfaz digital para encapsular las muestras de radio entre los RRH y la BBU. Las señales de radio se multiplexan mediante una técnica de tipo intervalo de tiempo de baja latencia, no basada en paquetes, que limita las distancias de enlace de sección frontal y define una latencia máxima de 0,4 ms . Como consecuencia, esto implica una sección frontal diseñada para abarcar distancias máximas de enlace por fibra de hasta 2 km para sistemas 5G, 20 km para sistemas 4G (LTE/LTE-A) y 40-80 km para sistemas 3G (WCDMA/ TDSCDMA) y 2G (GSM/CDMA) .
Unos diseños propuestos para la distribución de sección frontal de C-RA están compuestos por múltiples enlaces de DRoF paralelos implementados por fibras de tipo SMF de un único núcleo que alimentan individualmente a cada RRH ubicada en la BS . Dado que se implementan técnicas de sectorización en los sistemas de antena de la BS, que varían desde las antenas de 3 sectores convencionales hasta configuraciones de orden superior (hasta 12 sectores), deben desplegarse múltiples enlaces de fibra bidireccionales hasta cada BS . Además, el uso de transmisión por radio de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) aumenta considerablemente el número de conexiones de DRoF requeridas. Por ejemplo, la norma inalámbrica LTE soporta hasta 4 antenas para la transmisión descendente (4x4 MIMO) , mientras que LTE-Advanced (LTE-A) potencia la transmisión por MIMO con una extensión de enlace descendente hasta 8x8 y la introducción de MIMO de enlace ascendente hasta 4x4. La implementación de diseños de MIMO espaciales aumenta por tanto el grado requerido de paralelismo en un factor que oscila entre 4 y 8.
Por tanto, en el articulo de los propios inventores
"Multicore Fiber Opportunities for Centralized Radio Access Networks" (Gasulla, I., Pérez, J., 16th Optical Conference on Transparent Optical Networks, 2014) se ha propuesto que las arquitecturas de tipo C-RAN anteriormente descritas pueden beneficiarse del paralelismo inherente y compacidad ofrecidos por las fibras multinúcleo (MCF) .
Sin embargo, la técnica anterior conocida hasta la fecha, y en concreto el articulo anteriormente mencionado, sigue presentando una serie de inconvenientes. En primer lugar, la CPRI requiere tasas de transmisión de bits simétricas muy altas en comparación con la velocidad de datos real en los equipos de usuarios. Por ejemplo el transporte de 5 canales LTE-A contiguos de 20 MHz requiere una velocidad de transmisión de bits de 6,144 Gbps/sector y esta cifra puede aumentar hasta casi 50 Gbps/sector si la capacidad se incrementa por medio de la utilización por ejemplo de 8x8 MIMO.
Por otro lado, en principio se requieren al menos 6 fibras en una celda con 3 sectores para un funcionamiento de antena individual. Si se utiliza MIMO entonces debe utilizarse algún tipo de multiplexación (tal como WDM) para hacer frente a la restricción de no aumentar el número de fibras . Además es necesario dar soporte a otras características tales como aumento de la capacidad por medio de aumento del número de portadoras, la asignación de capacidad dinámica y control, supervisión y gestión centralizados.
Por último, sería deseable poder proporcionar integración en las versiones actuales y/o evolucionadas de las redes de acceso ópticas pasivas (PON) .
Por tanto, sigue existiendo en la técnica la necesidad de una fibra multinúcleo que solucione los inconvenientes mencionados anteriormente.
Sumario de la invención
Según un primer aspecto, la presente invención da a conocer una arquitectura de fibra multinúcleo aplicable a sección frontal de una red de acceso de radio centralizada
(C-RAN) que comprende una fibra multinúcleo (MCF) para conectar cada una de al menos una unidad de procesamiento de banda base (BBU) con cada uno de al menos un cabezal de radio radiante (RRH) correspondiente, estando la unidad de procesamiento de banda base ubicada en una oficina central
(CO) y estando el cabezal de radio radiante ubicado en una estación base (BS), comprendiendo el cabezal de radio radiante N elementos radiantes, comprendiendo la fibra multinúcleo 2N+1 núcleos de modo que:
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico descendente de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante, y
1 núcleo está reservado para el envío de una señal láser de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante para ser usada como portadora en la transmisión ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base.
Según otro aspecto adicional, la presente invención da a conocer un método de control de una red de acceso de radio centralizada que presenta una arquitectura de fibra multinúcleo aplicable a sección frontal según el primer aspecto de la invención. El método de la invención comprende controlar desde una oficina central la asignación de recursos a cada uno de al menos un cabezal de radio radiante mediante configuración del número de portadoras y el número de elementos radiantes activados. Breve descripción de las figuras
La presente invención se entenderá mejor con referencia al siguiente dibujo que ilustra una realización preferida de la invención, proporcionada a modo de ejemplo, y que no debe interpretarse como limitativa de la invención de ninguna manera.
La figura 1 es una representación esquemática del enlace entre una CO y una RRH mediante fibra multinúcleo según una realización de la presente invención.
La figura 2 es una representación esquemática para una C-RAN mediante MCF según una realización de la presente invención en modo RoF.
Las figuras 3A y 3B son una representación esquemática y una tabla de asignación de recursos, respectivamente, para una C-RAN mediante MCF según una realización de la presente invención en modo DRoF.
La figura 4 es una representación esquemática de la integración de PON en una C-RAN mediante MCF según una realización de la presente invención. Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Tal como se mencionó anteriormente, la presente invención da a conocer una arquitectura de fibra multinúcleo novedosa que puede aplicarse a la sección frontal de una red de acceso de radio centralizada (C-RAN) en modo de funcionamiento de tipo RoF (radio sobre fibra) o DRoF (radio sobre fibra digital), asi como a una PON (red óptica pasiva) .
La arquitectura comprende una fibra multinúcleo (MCF) para conectar cada una de al menos una unidad de procesamiento de banda base (BBU) con cada uno de al menos un cabezal de radio radiante (RRH) correspondiente, estando la unidad de procesamiento de banda base ubicada en una oficina central (CO) y estando el cabezal de radio radiante ubicado en una estación base (BS) . El cabezal de radio radiante comprende N elementos radiantes.
En la figura 1 se representa una fibra multinúcleo de longitud L según una realización preferida de la presente invención que conecta una BBU en la CO (parte izquierda de la figura) con una RRH en la BS (parte derecha de la figura) . Tal como puede apreciarse, la fibra multinúcleo comprende 2N+1 núcleos de modo que:
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico descendente de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante, y
- 1 núcleo está reservado para el envío de una señal láser, preferiblemente señal láser no modulada, de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante para ser usada como portadora en la transmisión ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base .
En la figura 2 se muestra una realización según la presente invención aplicada a una C-RAN que funciona en modo RoF. En este caso la potencia de salida del láser CW se divide en N partes iguales en el cabezal de radio radiante. Cada una de dichas partes se modula mediante radiofrecuencia y después se inyecta en uno de los N núcleos diferentes empleados para la transmisión ascendente desde el RRH hacia la BBU. Al final del enlace de fibra, en la CO, cada señal se detecta mediante un receptor separado y se procesa.
El núcleo N-ésimo desde/hacia la estación central CO, hacia/desde el sector RRH j en la estación base BS k se indica mediante S^'7 .
Por su parte, f^M representa la frecuencia S dentro de la banda M.
Un conmutador centralizado proporciona el mapeo dinámico desde/hacia canales de subportadora descendentes/ascendentes y bandas hacia/desde los puertos espaciales. La fibra incluye un núcleo electrónico interno en el que se realiza la conmutación antes de la modulación del láser en sentido descendente y tras la detección de la señal del láser en sentido ascendente. La diversidad espacial disponible en la CO proporciona varias ventajas. En primer lugar, las RRH dentro de una BS dada pueden configurarse independientemente. En segundo lugar, la asignación de recursos puede implementarse de manera electrónica, permitiendo tanto agregación de portadora como MIMO. En tercer lugar, el número de elementos radiantes MIMO en un RRH puede establecerse de manera dinámica e independiente de 1 a N desde la CO, lo cual permite, por ejemplo, CoMP (multipunto coordinado) a partir de RRH en BS colindantes, tal como se explicará a continuación en el presente documento.
En la siguiente tabla 1 se muestra un ejemplo de asignación de recursos en la arquitectura de red mostrada en la figura 2.
Tabla 1 : Asignación de recursos de red en modo RoF
Figure imgf000011_0001
2 3
2 3 S2'3
3 1
3 1
3 1
°w
3 2 S5'2
3 2
3 2
3 3
3 3
3 3 S3'3
En este caso, la BSi proporciona expansión de capacidad usando NxN MIMO a lo largo de tan sólo una frecuencia de banda. La BS2 proporciona expansión de capacidad mediante agregación de portadora (usando tres portadoras en la banda 1) en los tres RRH y sólo un elemento radiante por cada RRH. Por su parte, la BS3 presenta expansión de capacidad usando NxN MIMO en la banda 1, agregación de portadora en la banda 2 y 2x2 MIMO en la banda 3.
Haciendo ahora referencia a las figuras 3A y 3B, se muestra una realización de la arquitectura según la presente invención aplicada a una C-RAN funcionando en modo DRoF. En este caso, la salida del láser sin modular se divide en el cabezal de radio radiante en N partes iguales y se modula cada parte mediante I-Q de banda base para su uso en la transmisión ascendente en modo DRoF.
En este caso se emplea una agrupación de BBU en la que se definen BBU virtuales mediante software para dar servicio a las estaciones base BSi a BSM. En la CO se dispone una serie de recursos, de manera que cada BBU virtual puede reconfigurarse para asignarle diferentes capacidades de manera dinámica. Los recursos se asignan a las BBU virtuales mediante un gestor de recursos global, y cada BBU virtual está directamente asociada a núcleos específicos de una MCF dada. La tabla de asignación de recursos en la figura 3B muestra dos ejemplos de reconfiguraciones de recursos correspondientes a esta configuración. En ambos casos se supone que cada RRH en cada BS tiene la misma capacidad. En la tabla superior de la figura 3B se ilustra el caso de agregación de portadora sobre 10x10 MHz no contiguos, multibanda (800-900 MHz) para LTE-A usando diferentes configuraciones de MIMO. Si sólo se activa una antena, la tasa de transmisión de bits de CPRI es de 1, 536 Gbps y se ilustra como una unidad básica de CPU. Por ejemplo, la BSi y la BS2 implementan independientemente 4x4 y 2x2 MIMO con una capacidad global por RRH de 6,14 y 3,07 Gbps, respectivamente, mientras que las estaciones base BSM-2/ BSM-i y BSM implementan una supercelda con 8x8 MIMO y una capacidad global por RRH de 12,28 Gbps. La capacidad acumulativa empleada en cuanto al % de uso de CPU de la agrupación de BBU se ilustra mediante rayado .
La tabla inferior de la figura 3B ilustra una situación en la que está reasignándose la capacidad. En este caso, se soporta 5x5 MHz no contiguos, de banda única (900 MHz) para LTE-A usando diferentes configuraciones de MIMO. Si sólo se activa una antena, la tasa de transmisión de bits de CPRI es de 0, 768 Gbps y se ilustra como una unidad básica de CPU. Las tasas de transmisión de bits se mantienen a 1, 536 Gbps para los núcleos que alimentan la BSi y su capacidad global por RRH es ahora de 3,07 Gbps mientras que el número de elementos radiantes cambia de 4 a 2. Para la BS2 el número de elementos radiantes cambia de 1 a 8, y la tasa de transmisión de bits por núcleo es de 0,768 Gbps, mientras que la capacidad global por RRH aumenta hasta 6,14 Gbps. Finalmente, la supercelda implementada por las estaciones base BSM-2, BSM-i y BSM proporciona una capacidad de 3,07 Gbps por RRH.
En la figura 4 se muestra una realización adicional de la presente invención, en la que se aplica la arquitectura de fibra multinúcleo a una red óptica pasiva (PON) . Para ello:
- un máximo de N-l núcleos proporcionan tráfico ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- un máximo de N-l núcleos proporcionan tráfico descendente de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante,
1 núcleo está reservado para el envío de una señal láser de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante para ser usada como portadora en la transmisión ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base
- 2 núcleos proporcionan transmisión descendente / ascendente, respectivamente, para una configuración de red óptica pasiva (PON) .
En la tabla 1 a continuación se muestran posibles configuraciones en las que se integran directamente MIMO, láser de control y PON para C-RAN para diferentes modelos de MCF. En cada caso, la segunda columna muestra la máxima diversidad de MIMO posible.
Tabla 1 : Opciones de integración de C-RAN y PON para diferentes diseños de MCF.
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Según un segundo aspecto de la presente invención, se da a conocer un método de control de una red de acceso de radio centralizada que presenta una arquitectura de fibra multinúcleo tal como se definió anteriormente en el presente documento. En concreto, el método comprende controlar desde una oficina central la asignación de recursos a cada uno de al menos un cabezal de radio radiante mediante la configuración del número de portadoras y el número de elementos radiantes activados. De este modo la asignación de capacidad se realiza desde la CO de forma remota y flexible lo cual facilita el control y la gestión de toda la red.
Este control puede realizarse mediante conmutación electrónica y/o gestores de recursos de software, tal como se mencionó anteriormente en el presente documento. De este modo se evita el uso de conmutación óptica cara.
Según una realización preferida, el método comprende gestionar cabezales de radio radiantes de al menos dos estaciones base colindantes para implementar multipunto coordinado, lo cual proporciona una ventaja adicional a la presente invención. En efecto, dado que cualquier BBU dada puede comunicarse a velocidades muy altas (10 Gbps y superiores) con una latencia muy baja con cualquier otra BBU alojada en la misma agrupación, se garantiza la coordinación casi instantánea entre diferentes celdas requerida para CoMP . Otra ventaja proporcionada por la presente invención es el hecho de que la fibra multinúcleo ahorra volumen y peso. Además, es compatible con la multiplexación por división de longitud de onda.
Tal como se mencionó anteriormente, una ventaja importante de la presente invención es que puede aplicarse a C-RAN con funcionamiento tanto en modo DRoF como en modo RoF, asi como además el hecho de que puede integrar redes ópticas pasivas (PON) y redes de acceso de radio (RAN) en una misma infraestructura.
Aunque se ha descrito anteriormente la presente invención con referencia a realizaciones preferidas de la misma, debe entenderse que la invención no se limita a dichas realizaciones y que abarca cualquier modificación y variación de las mismas evidente para el experto en la técnica que se encuentre dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

RE IVINDICACIONES
Arquitectura de fibra multinúcleo aplicable a sección frontal de una red de acceso de radio centralizada (C- RAN) que comprende una fibra multinúcleo (MCF) para conectar cada una de al menos una unidad de procesamiento de banda base (BBU) con cada uno de al menos un cabezal de radio radiante (RRH) correspondiente, estando la unidad de procesamiento de banda base ubicada en una oficina central (CO) y estando el cabezal de radio radiante ubicado en una estación base (BS), comprendiendo el cabezal de radio radiante N elementos radiantes, comprendiendo la fibra multinúcleo 2N+1 núcleos de modo que:
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- un máximo de N núcleos proporcionan tráfico descendente de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante, y
1 núcleo está reservado para el envío de una señal láser de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante para ser usada como portadora en la transmisión ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base.
Arquitectura de fibra multinúcleo según la reivindicación 1, caracterizada por que la señal láser es una señal láser no modulada.
Arquitectura de fibra multinúcleo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que en el cabezal de radio radiante se divide la salida del láser sin modular en N partes iguales y se modula cada parte mediante I-Q de banda base para su uso en la transmisión ascendente en modo DRoF.
Arquitectura de fibra multinúcleo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada por que en el cabezal de radio radiante se divide la salida del láser sin modular en N partes iguales y se modula cada parte mediante radiofrecuencia para su uso en la transmisión ascendente en modo RoF.
Arquitectura de fibra multinúcleo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que :
- un máximo de N-l núcleos proporcionan tráfico ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- un máximo de N-l núcleos proporcionan tráfico descendente de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante,
1 núcleo está reservado para el envío de una señal láser de la unidad de procesamiento de banda base al cabezal de radio radiante para ser usada como portadora en la transmisión ascendente del cabezal de radio radiante a la unidad de procesamiento de banda base,
- 2 núcleos proporcionan transmisión descendente / ascendente, respectivamente, para una configuración de red óptica pasiva (PON) .
Método de control de una red de acceso de radio centralizada que presenta una arquitectura de fibra multinúcleo aplicable a sección frontal según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende controlar desde una oficina central la asignación de recursos a cada uno de al menos un cabezal de radio radiante mediante la configuración del número de portadoras y el número de elementos radiantes activados.
Método según la reivindicación 6, caracterizado por que comprende gestionar cabezales de radio radiantes de al menos dos estaciones base colindantes para implementar multipunto coordinado.
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