带有备份切换功能的光纤直放站及其切换方法与流程

本发明涉及直放站技术领域，更具体地涉及带有备份切换功能的光纤直放站及其切换方法。

背景技术：

光纤直放站是借助光纤进行信号传输的直放站，利用光纤传输损耗小、布线方便，适合远距离传输的特点，可解决收不到基站信号的村镇、旅游区、公路等，以及可解决大型及超大型建筑物内的信号覆盖，用于要求较高的大型高层区域建筑物(群)、小区等场合。

随着我国移动通讯事业的飞速发展，移动通讯的用户量正不断地增加，以至于蜂窝规划越来越小，基站位置越来越低；另一方面，随着城市建设的高层化，高层建筑正不断涌现，由于无线传播的阴影效应，在这些高层建筑的背后或中间常形成移动通讯信号的盲区或弱区。另外蜂窝移动基站在建造过程中，由于考虑到临近小区的干扰问题，其天线辐射场方向图的主瓣有较大的下倾角，以至于高层建筑的中上部一般不能有效接收到信号。此外，由于建筑物等对电磁波的屏蔽效应，使得隧道、地铁、地下商城、娱乐城、停车场以及酒店、写字楼等一些封闭的大型建筑物内也无法正常接收到移动通讯信号。

目前的光纤直放站往往对部件不设置备份，一旦出现故障就会导致通信中断，直到故障修复才能恢复通信，对通信系统会造成比较大的影响；即使设置了备份，常见的是对整个系统作备份，这将导致在系统其中一个部位出故障时需要切换整个系统，浪费资源。同时，切换后的数据同步问题也有待解决。

技术实现要素：

本发明提供带有备份切换功能的光纤直放站及其切换方法，以解决现有光纤直放站当部件出现故障时需要立即断电、修复或者切换整个系统以恢复通信的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的带有备份切换功能的光纤直放站，包括数据链路，所述数据链路包括主数字板、备数字板、光分路器、第一合路器、第一分路器、第二合路器、第二分路器、主功率放大器、备功率放大器、主低噪放大器、备低噪放大器、大信号射频开关、小信号射频开关和双工器，所述主数字板的光口与所述光分路器的输出端连接，所述备数字板与所述光分路器的输出端连接，所述第一合路器的输入端与所述主数字板及所述备数字板分别连接，所述第一分路器的输入端与所述第一合路器的输出端连接，所述主功率放大器及所述备功率放大器分别与所述第一分路器的输出端连接，所述大信号射频开关与所述主功率放大器及所述备功率放大器分别连接，所述第二分路器的输出端与所述主数字板及所述备数字板分别连接，所述第二合路器的输出端与所述第二分路器的输入端连接，所述主低噪放大器及所述备低噪放大器分别与所述第二合路器的输入端连接，所述小信号射频开关与所述主低噪放大器及所述备低噪放大器分别连接，所述双工器与所述大信号射频开关及所述小信号射频开关分别连接；所述大信号射频开关与所述主数字板及所述备数字板通过电缆线连接，所述小信号射频开关与所述备数字板及所述大数字板通过电缆线连接，所述主数字板与所述备数字板通过电缆线连接。

优选的，还包括与所述数据链路电路连接的电源切换链路，所述电源切换链路包括切换开关和与所述切换开关连接的主电源和备电源，所述切换开关与所述主数字板和所述备数字板连接，所述备电源的数量至少为1个。

优选的，所述光分路器的数量为4个，所述主数字板的光口的数量为4个，所述备数字板的光口的数量为4个，所述光分路器的一个输出端口与所述主数字板的一个光口连接，所述光分路器的另一个输出端口与所述备数字板的光口连接。

优选的，所述备数字板数量为1个；所述备功率放大器数量为1个，串联接入主功率放大器两端；所述备功率放大器数量为1个，串联接入主低噪放大器两端。

优选的，所述备数字板数量为2个；所述备功率放大器数量为2个，串联接入主功率放大器两端；所述备低噪放大器数量为2个，串联接入主低噪放大器两端。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种带有备份切换功能的光纤直放站的切换方法，包括以下步骤：

步骤一：备数字板监测主数字板的工作状态，并判断主数字板是否正常通信；若是，进入步骤二；若否，进入步骤四；

步骤二：所述主数字板发送数据，所述备数字板接受数据而不输出，所述主数字板判断功率放大器、低噪放大器和电源是否正常工作，若不是，进入步骤三；

步骤三：主功率放大器不能正常工作时，所述主数字板控制大信号射频开关切换至备功率放大器；主低噪放大器不能正常工作时，所述主数字板控制小信号射频开关切换至备低噪放大器；主电源不能正常工作时，所述主数字板控制切换开关切换至备电源；

步骤四：所述主数字板停止发送数据，所述备数字板开始处理发送数据和控制三个开关，并判断所述功率放大器、所述低噪放大器和电源是否正常工作，若不是，进入步骤五；

步骤五：所述主功率放大器非正常工作时，所述备数字板控制所述大信号射频开关切换至所述备功率放大器；所述主低噪放大器非正常工作，所述备数字板控制所述小信号射频开关切换至所述备低噪放大器；所述主电源不能正常工作时，所述备数字板控制切换开关切换至备电源。

本发明所提供的带有备份切换功能的光纤直放站，相比现有的光纤直放站增加了对数字板、功率放大器、低噪放大器和电源的备份，并相应增加了合路器和分路器，使得在主数字板、主功率放大器、主低噪放大器或电源故障失效时，能够通过合路器、分路器和开关切换相应的备数字板、备功率放大器、备低噪放大器或备电源，不需要立即对故障部件进行修复，无需断电，避免系统因故障而中断工作，且无需切换整个系统，减小切换对通信的影响，极大的提高了切换系统的效率和稳定性；本发明提供的带有备份切换功能的光纤直放站的切换方法能够对各个部件进行选择和切换，保证了光纤直放站不间断的工作，提高了光纤直放站的工作效率和稳定性。同时，通过合路器和分路器使用，使得备数字板也始终处于信息接收状态中，一直保持与全网的时钟同步，因此切换到备数字板时无需再一次进行同步，进一步提高了系统的切换效率和稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的带有备份切换功能的光纤直放站示意图；

图2为本发明的带有备份切换功能的光纤直放站的一种优选实施方式的示意图；

图3为本发明的带有备份切换功能的光纤直放站的切换方法的流程图；

图4为本发明的主数字板处于正常工作状态时简化的结构示意图；

图5为本发明的主数字板处于非正常工作状态时简化的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1所示，图1为本发明提供的带有备份切换功能的光纤直放站示意图。

本发明提供的带有备份切换功能的光纤直放站，包括数据链路，所述数据链路包括主数字板1、备数字板2、光分路器3、第一合路器41、第一分路器42、第二合路器51、第二分路器52、主功率放大器61、备功率放大器62、主低噪放大器71、备低噪放大器72、大信号射频开关8、小信号射频开关9和双工器10，上述部件通过光纤和电缆线连接。

其中，数字板包括主数字板1和备数字板2，主数字板1的光口与光分路器3的输出端连接，备数字板2与光分路器3的输出端连接，第一合路器41的输入端与主数字板1及备数字板2分别连接，第一分路器42的输入端与第一合路器41的输出端连接，主功率放大器61及备功率放大器62分别与第一分路器42的输出端连接，大信号射频开关8与主功率放大器61及备功率放大器62分别连接，第二分路器52的输出端与主数字板1及备数字板2分别连接，第二合路器51的输出端与第二分路器52的输入端连接，主低噪放大器71及备低噪放大器72分别与第二合路器51的输入端连接，小信号射频开关9与主低噪放大器71及备低噪放大器72分别连接，双工器10与大信号射频开关8及小信号射频开关9分别连接；同时，大信号射频开关8与主数字板1及备数字板2通过电缆线连接，小信号射频开关9与备数字板2及主数字板1通过电缆线连接，主数字板1与备数字板2通过电缆线连接，用于传输控制数据。光分路器3既作为分路器也作为合路器，实现光信号的分路与合路；主数字板1和备数字板2进行主要的数据处理和模块监控、开关控制等功能；合路器实现射频信号的合路；分路器实现射频信号的分路；主、备功率放大器对下行链路的射频信号进行放大；主、备低噪放大器对上行链路的射频信号进行放大；大信号射频开关8用于切换选择功率放大器；小信号射频开关9用于切换选择低噪放大器；双工器10作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作。其中，数字板的切换由备数字板2控制，由分路器和合路器完成，其中光分路器3既作为分路器也作为合路器，分路器包括光分路器3和射频分路器，射频分路器包括第一分路器42和第二分路器52，合路器包括光分路器3和射频合路器，射频合路器包括第一合路器41和第二合路器51。

优选的，该带有备份切换功能的光纤直放站还包括与所述数据链路电路连接的电源切换链路，电源切换链路包括切换开关11和与切换开关11连接的主电源121和备电源122，切换开关11与主数字板1和备数字板2连接，所述备电源的数量至少为1个。其中，主、备电源为整个直放站系统供电。

在一种优选实施方式中，光分路器3的数量为4个，主数字板1的光口的数量为4个，备数字板2的光口的数量为4个，光分路器3的一个输出端口与主数字板1的一个光口一对一连接，光分路器3的另一个输出端口与备数字板2的另一个光口一对一连接。

同时，备数字板2数量为1个；备功率放大器62数量为1个，串联接入主功率放大器61两端；备低噪放大器72数量为1个，串联接入主低噪放大器71两端；备电源122数量为1个；此时，数字板、功率放大器、低噪放大器和电源都能够切换一次。

请参阅图2所示，在另一种优选实施方式中，备数字板2数量为2个，为第一备数字板21和第二备数字板22；备功率放大器62数量为2个，为第一备功率放大器621和第二备功率放大器622，串联接入主功率放大器61两端；备功低噪大器72数量为2个，为第一备低噪放大器721和第二备低噪放大器722，串联接入主低噪放大器71两端；备电源122数量为2个，为第一备电源1221和第二备电源1222。

请参阅图3所示，图3为本发明的带有备份切换功能的光纤直放站的切换方法的流程图，本发明还提供了一种上述带有备份切换功能的光纤直放站的切换方法，包括以下步骤：

步骤一s1：备数字板监测主数字板的工作状态，并判断主数字板是否正常通信；若是，进入步骤二s2；若否，进入步骤四s4。

步骤二s2：所述主数字板发送数据，所述备数字板接受数据而不输出，所述主数字板判断功率放大器、低噪放大器和电源是否正常工作，若不是，进入步骤三s3。

步骤三s3：主功率放大器不能正常工作时，所述主数字板控制大信号射频开关切换至备功率放大器；主低噪放大器不能正常工作时，所述主数字板控制小信号射频开关切换至备低噪放大器；主电源不能正常工作时，所述主数字板控制切换开关切换至备电源。

步骤四s4：所述主数字板停止发送数据，所述备数字板开始处理发送数据和控制三个开关，并判断所述功率放大器所述低噪放大器和电源是否正常工作，若不是，进入步骤五s5。

步骤五s5：所述主功率放大器不能正常工作时，所述备数字板控制所述大信号射频开关切换至所述备功率放大器；所述主低噪放大器不能正常工作，所述备数字板控制所述小信号射频开关切换至所述备低噪放大器；所述主电源不能正常工作时，所述备数字板控制切换开关切换至备电源。

该带有备份切换功能的光纤直放站的工作和切换过程具体如下：

请进一步参阅图4所示，图4为本发明的主数字板处于正常工作状态时简化的结构示意图。主数字板1处于正常工作状态时，备数字板2只是接收链路数据和主数字板发送的控制数据而不发送数据，主数字板1进行数据处理、开关控制的工作，并监测功率放大器、低噪放大器和电源的工作状态，判断它们是否正常工作；当主功率放大器61不能正常工作，主数字板1通过电缆线发送控制信号控制大信号射频开关8切换至备功率放大器62；主低噪放大器71不能正常工作，主数字板1通过电缆线控制小信号射频开关9切换至备低噪放大器72；当主电源121不能正常工作时，主数字板1控制切换开关切换至备电源122。此时，直放站系统由当前正常工作的电源供电，直放站的数据传输过程为：下行链路时，数据经光分路器3分别传送到主数字板1和备数字板2，备数字板2不继续往下传输数据，而主数字板1对数据进行处理后，将数据发送到当前正常工作的功率放大器进行射频信号的放大，放大后的射频信号经第一合路器41和第一分路器42发送到双工器10；上行链路时，双工器10将数据发送到当前工作的低噪放大器进行信号放大，经第二合路器51和第二分路器52分别传送到主数字板1和备数字板2，备数字板2不继续往下传输数据，而主数字板1对数据进行处理，然后发送到光分路器3进行合路。

请进一步参阅图5所示，主数字板1处于非正常工作状态时，将无法向备数字板发送控制数据或者发送不正常的控制数据，则备数字板据此判断主数字板出现故障，备数字板2控制切换、替代主数字板1，执行数据处理、对开关的控制、对放大器和电源的监测等任务。备数字板2监测功率放大器、低噪放大器和电源的工作状态，判断他们是否正常工作；当主功率放大器61不能正常工作，备数字板2通过电缆线发送控制信号控制大信号射频开关8切换至备功率放大器62；主低噪放大器71不能正常工作，备数字板2通过电缆线控制小信号射频开关9切换至备低噪放大器72；当主电源121不能正常工作时，备数字板2通过电缆线控制切换开关切换至备电源122。此时，直放站系统由当前正常工作的电源供电，直放站的数据传输过程为：下行链路时，数据经光分路器3分别传送到主数字板1和备数字板2，主数字板1停止传输数据，而备数字板2对数据进行处理后，将数据发送到当前正常工作的功率放大器进行射频信号的放大，放大后的射频信号经第一合路器41和第一分路器42发送到双工器10；上行链路时，双工器10将数据发送到当前工作的低噪放大器进行信号放大，经第二合路器51和第二分路器52分别传送到主数字板1和备数字板2，主数字板1停止传输数据，而备数字板2对数据进行处理，然后发送到光分路器3进行合路。由于在主数字板1正常工作期间，备数字板2也在接收链路数据，备数字板2通过这些数据始终与全网时钟同步，因此在系统切换到备数字板2的时候，备数字板2无需进行时钟同步即可通信，提高了切换的效率。

在实施过程中，备数字板2的数量可以是一个或多个，备功率放大器62、备低噪放大器72和备电源122的数量也可以是一个或者多个。如：备数字板2的数量为2个，分别为第一备数字板21和第二备数字板22，第一备数字板21与主数字板1通过电缆线连接，第二备数字板22与第一备数字板21通过电缆线连接；备功率放大器62数量为2个，分别为第一备功率放大器621和第二备功率放大器622且串接在主功率放大器61两侧；备低噪放大器72数量为2个，分别为第一备低噪放大器721和第二备低噪放大器722，串接在主低噪放大器71两侧；备电源122的数量为2个，分别为第一备电源1221和第二备电源1222，由切换开关选择连接。该带有备份切换功能的光纤直放站正常工作时的情况如上，且第一备数字板21和第二备数字板22都只是接受数据而不发送数据；当主数字板1非正常工作时，第一备数字板21替代主数字板1，执行数据处理、对射频开关的控制和对放大器的监测等任务，第二备数字板22监测第一备数字板21的工作状态，当第一备数字板21非正常工作时，第二备数字板22切换、替代第一备数字板21执行数据处理、对开关的控制、对放大器和电源的监测等任务，以此类推；当前工作的数字板检测到主功率放大器61故障时，控制大信号射频开关8切换到第一备功率放大器621，当检测到第一备功率放大器621也故障时，控制大信号射频开关8切换到第二备功率放大器622，以此类推；当前工作的数字板监测到主低噪放大器71故障失效时，控制小信号射频开关9将线路切换到第一备低噪放大器721，当监测到第一备低噪放大器721也失效时，控制小信号射频开关9将线路切换到第二备低噪放大器722，当有更多的备低噪放大器72时，以此类推；相同的，当前工作的数字板监测到主电源121故障时，控制切换开关11将线路切换到第一备电源1221，当监测到第一备电源也故障时，控制切换开关11将线路切换到第二备电源1222，以此类推。这样，该带有备份切换功能的光纤直放站对数字板、功率放大器、低噪放大器和电源的切换次数随着相应部件设置数量的增加而增加，提高了直放站应对故障的能力。

综上所述，本发明所提供的带有备份切换功能的光纤直放站，相比现有的光纤直放站增加了对数字板、功率放大器、低噪放大器和电源的备份，并相应增加了合路器和分路器，使得在主数字板1、主功率放大器61、主低噪放大器71或主电源121故障失效时，能够通过合路器、分路器和开关切换相应的备数字板2、备功率放大器62、备低噪放大器72或备电源122，不需要立即对故障部件进行修复，无需断电，避免系统因故障而中断工作，且无需切换整个系统，减小切换对通信的影响，极大的提高了切换系统的效率和稳定性。同时，通过合路器和分路器使用，使得备数字板2也始终处于信息接收状态中，一直保持与全网的时钟同步，因此切换到备数字板2时无需再一次进行同步，进一步提高了系统的切换效率和稳定性。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。