专利名称：一种基于pon的光纤分布式射频拉远系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及移动通信技术领域，特别涉及一种光纤分布式射频拉远系统。
背景技术：
随着hternet为代表的信息通信技术迅猛发展和普及，社会信息化程度不断提高。各种新型多媒体业务，如VoIP、VOD以及高清数字电视等不断涌现，所需要的带宽也在不断增加，传统的宽带接入已经不能满足现有的业务发展，同时由于以太网技术的进步，由其主导的局域网带宽也已经从10M，100M到IG甚至10G，目前最需要突破的地方就在于连接网络主干和局域网以及家庭用户之间的一段，这就是常说的“最后一公里”，这是个瓶颈。 必须打破这个瓶颈，才可能迎来网络世界的新天地。这就好像在一个国家的公路系统，干线和各地区干道都已经建成高等级的宽阔的公路，但通向家庭和商家的门口却还是羊肠小道，这个公路网络的效率无法有效地发挥。为了应对上述提到的“最后一公里”的接入网瓶颈问题，电信运营商提出了 “光进铜退”的接入网发展策略，即用P0N(PaSSive Optical Network，无源光纤网络)实现光纤到家庭(FTTH)或者光纤到楼(FTTB)。此外，3G建设正在如火如荼的进行中，同时原有的GSM (Global System for Mobile Communications，全球移动通讯系统)网络也在不断的优化。而无论是3G的BBU 与RRU之间，还是GSM的近端机与数字光纤直放站之间，它们都是用光纤连接的。虽然光纤传输信号质量高，但是铺设光纤工程量大、施工困难、周期长、成本高，这是通信网建设的瓶颈之一。由于PON采用的是接入网技术，射频拉远系统采用基站技术，两种技术领域不同， 目前还没有将这两种技术组合在一起使用。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有RRU与数字光纤直放站铺设光纤和布线困难的问题，融合基站技术与接入网技术，提供一种基于TDMA-PON的光纤分布式射频拉远系统， 即运营商不需要再单独铺设光纤，利用现有的PON传输基带数据，实现无线信号覆盖。本实用新型通过下述技术方案实现上述目的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，包括近端单元和远端单元两大部分，近端单元和远端单元通过TDMA方式的PON连接，PON包括OLT (Optical Line Terminal，光纤线路终端)和 ONU(Optical Network Unit, 光纤网络单元)；近端单元包括同步时钟与接口模块，该模块与OLT的SNI (krvice Node hterface，业务节点接口)连接，通过与OLT相同的方式获取时钟同步源；远端单元包括同步接口、时钟同步模块，时钟同步模块从同步接口获取同步信号，同步接口从外接GPS获取时钟同步源。通过以上的技术方案，本实用新型在做接入覆盖和网络优化时不需要重新铺设光纤，通过解决射频拉远系统在接口和时钟同步上与PON的匹配问题，使得射频拉远系统能直接借用现有的光纤传输平台PON传输数据，实现了无线信号覆盖，可以很快完成通信网络的建设。这种做法节约了宝贵的光纤资源，为建网和网络优化方面带来极大的方便。
图1为射频拉远系统在PON中的应用实例图；图2为基于PON的射频拉远系统近端单元结构示意图；图3为基于PON的射频拉远系统远端单元形态1结构示意图；图4为基于PON的射频拉远系统远端单元形态2结构示意图。
具体实施方式
PON主要有两种多址接入方式TDMA (Time Division Multiple Access，时分多址)和 WDM (Wave length Division Multiplexing，波分复用)。基于 WDM 方式的 PON 在技术上还不成熟，也没有大规模地应用，目前运营商部署的PON绝大部分都是基于TDMA方式的Ρ0Ν。最近几年PON网络发展迅速，很多地方都采用了 PON网络系统，配套的光纤设备也正在一步步到位。与此同时，大家也在为射频拉远系统之间的BBU与RRU之间，或者是近端机与数字光纤直放站之间铺设光纤问题而困扰，本实用新型利用了现有的TDMA方式的PON 网络，将这种TDMA方式的PON应用在射频拉远系统上，通过解决在接口和时钟同步上与PON 的匹配问题，使得射频拉远系统不需要重新铺设光纤，借用现有的光纤传输平台Ρ0Ν，可以较好的传输基带数据，实现无线信号覆盖。如图1所示，本实用新型公开的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，包括近端单元和远端单元(RRU与数字光纤直放站的统称)，近端单元和远端单元通过TDMA方式的 PON连接；PON包括OLT和0NU。其中，近端单元包括同步时钟与接口模块，该同步时钟与接口模块与OLT的SNI接口连接，近端单元时钟同步方法与OLT的同步方法一致；远端单元包括同步接口、时钟同步模块，时钟同步模块从同步接口获取同步信号，同步接口从外接GPS获取时钟同步源。另外本实用新型的远端单元可以包括集成ONU的远端单元和/或无ONU的远端单元两种情况。集成ONU的远端单元可以不受限于UNI^ser Network hterface，用户网络接口)，无ONU的远端单元通过GE(Gigabit Ethernet，千兆以太网)接口与ONU的UNI连接。在无ONU的远端单元中，时钟同步源除了从外接GPS获取外，还可以从外部ONU获取。在数据传输的下行方向，近端单元接入SOT接口，使得近端单元能与OLT进行数据交换，OLT汇聚近端数据，然后以广播方式发给每个ONU或远端单元，这里作为一个具体的实施例，只将要传输的信息分为三路，分别编号为1、2、3，并且将数据流的传输按照编号为 132131的顺序进行，其中，编号为1的信息包预定发送给原PON网络中的用户USER，编号为 2的信息包预定发送给无ONU的远端单元，编号为3的信息包预定发送给内置ONU的远端单元。如图1所示，当数据流到达ONU或内置ONU的远端单元时，由于在ONU和远端之间接入了 TOI接口或直接内置了 0NU，不用担心接口不匹配的问题，因此数据流能在二者之间顺利传输，每个ONU或内置了 ONU的远端单元只提取发给它的信息包，而丢弃发给其它ONU或远端单元的信息包。数据传输的上行方向，采用TDMA技术，每个远端单元都分配一个传输时隙，如分别为1、2、3等等，所有时隙保持同步，且彼此间留有间隙，保证不同ONU和远端单元
5的数据包汇聚到公共光纤时不会发生相互碰撞。在上行和下行过程中，诸如如何判断哪些信息包是发给它自己、如何做到时隙的同步等，这些都是原PON网络中的惯用手段，这里不做赘述。本实用新型是基于TDMA-PON的光纤分布式射频拉远系统，在应用中具有现实意义，而且不用增加PON器件和改变现有的PON网络，成本上更有优势。如图2所示，近端单元除了同步时钟与接口模块以外，还可以包括双工器、下行变频模块、上行变频模块、数字模块。上、下行变频模块和数字模块以及同步时钟与接口模块做成数字变频一体化板，该一体化板与双工器通过射频电缆连接。下行链路方向，基站信号通过耦合器被传送到近端单元，再通过变频、AD (Analog/ Digital，模/数)转换、信号处理、数据加密后把基带数据送到OLT的SNI接口。上行链路方向，从OLT的SNI接口接收远端基带数据，通过数据解密、信号处理、DA (Digital/Analog， 数/模)转换、变频后送到基站。近端单元与PON网络中的OLT设备是放在同一个地方的，近端单元中的同步时钟与接口模块不仅提供与OLT设备匹配的SNI接口，还预留了多个时钟接口，可以同时支持 BITS时钟、El物理时钟、GPS时钟和同步以太网时钟，各时钟作为参考源可以在内部自动切换。远端单元作为PON网络的终端，有两种形态，两种形态都包括同步接口、时钟同步模块。一种是集成ONU的远端单元，还可以包括光模块接口、0NU功能模块、数字模块、上行变频模块、下行变频模块、上行LNA(L0W Noise Amplifier，低噪声放大器)模块、下行LNA 模块、腔体滤波器，如图3所示。光模块接口、同步接口、时钟同步模块、ONU功能模块、数字模块以及上、下行变频模块做成数字射频一体化板，该数字射频一体化板与上、下行LNA模块通过射频电缆连接，上、下行LNA模块与腔体滤波器通过射频电缆连接。集成了 ONU的远端单元具有原PON网络中ONU的所有功能，这种远端单元的作用原理是下行链路方向，ONU功能模块通过光模块选择接收OLT发送的广播数据，响应OLT 发出的测距及功率控制命令，并作相应的时钟调整，同时，预留一个GPS同步接口，时钟同步模块可以从同步接口获取同步信号。ONU功能模块把解帧处理的基带数据送到数字模块做相应的数据解密、信号处理，经过DA转换、变频、放大、滤波模块后到天线口输出。上行链路方向，空中信号经过滤波、LNA、变频模块后，送到数字模块进行AD转换、信号处理、数据加密，然后在ONU模块里对信号数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送。集成了 ONU的远端单元可以采用电路访真技术(CESoP)提取时钟同步，还可以外接GPS来获取时钟同步源。另外，集成ONU的远端单元提取线路上的数据并形成一种算法， 该算法也可以用来获取时钟同步源。还有一种远端单元形态，ONU是外置的，又称为无ONU的远端单元。还可以包括GE 接口、PHY (Physical Layer,物理层)、数字模块、上行变频模块、下行变频模块、上行LNA模块、下行LNA模块、腔体滤波器，如图4所示。GE接口、同步接口、PHY、时钟同步模块、数字模块以及上、下行变频模块做成数字射频一体化板，该数字射频一体化板与上、下行LNA模块通过射频电缆连接，上、下行LNA模块与腔体滤波器通过射频电缆连接。这种无ONU的远端单元的作用原理是下行链路方向，PHY通过GE接口从外部ONU获取数据，时钟同步模块通过同步接口从ONU或者GPS获取同步信号，PHY把数据送到数字模块做相应的数据解密、信号处理，经过DA转换、变频、放大、滤波模块后到天线口输出。上行链路方向，空中信号经过滤波、LNA、变频模块后，送到数字模块进行AD转换和信号处理、 数据加密，然后把数据发到PHY，PHY再通过GE接口把上行基带数据发给外部0NU。无ONU的远端单元通过千兆以太网接口与外部ONU的UNI接口连接，时钟同步信号可以从外部ONU或GPS获取，无ONU的远端单元可接收外部ONU或GPS的lpps+TOD信号。另外，两种形态的远端单元中，还可以包括一个MAC(Media Access Control，介质访问控制)接口，这个MAC接口用于传送ONU功能模块(PHY)与数字模块之间的基带数据。 即在下行链路方向，接收到ONU功能模块(PHY)中的基带数据后，通过MAC接口转发到数字模块；上行链路方向，接收数字模块中的基带数据后，通过MAC接口将其转发到ONU功能模块(PHY)中。为了防止传输数据在PON中被窃取，本实用新型提供的近端单元和远端单元的数字模块中，均包含了加密和解密功能模块，可以对数字模块接收的数据进行加密或解密处理。本实用新型在将TDMA方式的PON应用在射频拉远系统时，除了解决在接口与时钟同步上的匹配外，还解决了时延和带宽的问题。在近端单元和远端单元中的数字模块具有集成解码的功能，通过内置的算法，能较好的解决时延和带宽的问题。本实用新型适用于所有的通信制式，包括GSM、TD-SCDMA, CDMA2000、WCDMA, UMAX, LTE 等。本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果在做接入覆盖和网络优化时不需要重新铺设光纤，借用现有的光纤传输平台Ρ0Ν，实现无线信号覆盖，可以很快完成通信网络的建设。此外，由于TDMA方式的PON中的ONU设备可以集成在RRU/直放站一体化板里，所以不用担心·Ι接口不匹配的问题，时钟同步也可以直接在里面实现。而且因为预留了同步接口，可以考虑用多种同步时钟接入方式，保障了获取的时钟同步信号的质量。以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
权利要求1.一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，包括近端单元和远端单元，其特征在于 所述近端单元与所述远端单元通过TDMA方式的PON连接；所述PON包括光纤线路终端OLT和光纤网络单元ONU ；所述近端单元包括同步时钟与接口模块，所述同步时钟与接口模块与所述光纤线路终端OLT的业务节点接口 SOT连接，所述近端单元时钟同步的方法与光纤线路终端OLT的同步方法一致；所述远端单元包括同步接口、时钟同步模块，所述时钟同步模块从所述同步接口获取同步信号，所述同步接口从外接GPS获取时钟同步源。
2.根据权利要求1所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于，所述远端单元包括集成光纤网络单元ONU的远端单元和/或无光纤网络单元ONU的远端单元； 所述无光纤网络单元ONU的远端单元通过千兆以太网GE接口与外部光纤网络单元ONU的用户网络接口 UNI连接，所述同步接口还从所述外部光纤网络单元ONU获取时钟同步源。
3.根据权利要求1所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于，所述同步时钟与接口模块包括多个时钟接口，支持多种时钟源的切换。
4.根据权利要求3所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于，所述近端单元还包括双工器、下行变频模块、上行变频模块、数字模块；所述上、下行变频模块和数字模块以及所述同步时钟与接口模块做成数字变频一体化板，该数字变频一体化板与所述双工器通过射频电缆连接。
5.根据权利要求2所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于，所述集成光纤网络单元ONU的远端单元还包括光模块接口、ONU功能模块、数字模块、上行变频模块、下行变频模块、上行LNA模块、下行LNA模块、腔体滤波器；所述光模块接口、0NU功能模块、数字模块以及上、下行变频模块和所述同步接口、时钟同步模块做成数字射频一体化板，该数字射频一体化板与所述上、下行LNA模块通过所述射频电缆连接，所述上、下行LNA 模块与所述腔体滤波器通过所述射频电缆连接。
6.根据权利要求2所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于，所述无光纤网络单元ONU的远端单元还包括GE接口、PHY、数字模块、上行变频模块、下行变频模块、上行LNA模块、下行LNA模块、腔体滤波器；所述GE接口、PHY、数字模块以及上、下行变频模块和所述同步接口、时钟同步模块做成数字射频一体化板，该数字射频一体化板与所述上、下行LNA模块通过射频电缆连接，上、下行LNA模块与所述腔体滤波器通过射频电缆连接。
7.根据权利要求5所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于所述集成光纤网络单元ONU的远端单元中还包括MAC接口，所述ONU功能模块通过所述MAC 接口与数字模块相连接；基带数据通过所述ONU功能模块从MAC接口送到数字模块，或通过所述数字模块从MAC接口送到ONU功能模块。
8.根据权利要求6所述的一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于所述无光纤网络单元ONU的远端单元中还包括MAC接口，所述PHY通过所述MAC接口与数字模块相连接，基带数据通过所述PHY从MAC接口传送到数字模块，或通过所述数字模块从MAC 接口传送到PHY。
9.根据权利要求1至8所述的任一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于所述射频拉远系统的通信制式包括GSM、TD-SCDMA、CDMA2000、WCDMA、WIMAX、LTE。
10.根据权利要求1至8所述的任一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，其特征在于所述近端单元和远端单元的数字模块中均包含有加密和解密功能模块，用于对所述数字模块接收的数据进行加密或解密处理。
专利摘要本实用新型涉及移动通信技术领域，提供一种基于PON的光纤分布式射频拉远系统，包括近端单元和远端单元，近端单元与远端单元之间通过TDMA方式的PON连接。近端单元包括同步时钟与接口模块，该同步时钟与接口模块与OLT的SNI接口连接，其时钟同步方法与OLT的同步方法一致；远端单元包括同步接口、时钟同步模块，时钟同步模块从同步接口获取同步信号，同步接口从外接GPS获取时钟同步源。本实用新型通过解决在接口和时钟同步上与PON的匹配问题，使得射频拉远系统能在现有的TDMA-PON中传送数据，实现了无线信号覆盖，可以很快完成通信网络的建设。
文档编号H04Q11/00GK201947457SQ20102055907
公开日2011年8月24日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者于吉涛, 伍尚坤, 周进青 申请人:京信通信系统(中国)有限公司