一种5G无线网络通信系统的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种通信系统，尤其是涉及一种5g无线网络通信系统。

背景技术：

随着通信产业的高速发展，终端的数量不断的剧增，流量成倍增长，各种场景不同需求，不同行业不同需求，4glte((longtermevolution，长期演进))逐渐无法满足用户需求，主要表现在无法定制用户需求，无法满足特殊场景需求，用户体验差，不能网络切片等。

5g网络的到来，它稳定、高速、安全可靠、时延低，带来了质的飞越。而且可以提供差异化服务，海量终端互联，垂直行业应用，平台开放。在物流、医疗、自动驾驶、金融、娱乐、自动化生产、媒体直播、远程控制等行业的市场价值巨大，带来巨大便利。

5g相对4g的性能的提升包括频谱效率提升5-15倍，能效和成本提升百倍以上，支持1gbps(即带宽的传输速度为每秒1000兆位)的用户体验速率，每平方公里100万的连接密度及几十tbps(terabitspersecond兆兆位/秒)的流量密度，毫秒级的时延，500km/小时的移动速度，几十gbps的下载峰值速率。

从运营商建设角度及用户流量来看，70％以上的用户分布在室内，数据服务80％-90％发生在室内，室内无线网络覆盖至关重要。是运营商获取营收的主要场景。

因此，亟需一种能够实现室内5g无线网络覆盖的通信系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述技术的不足，提供一种5g无线网络通信系统，能够实现室内5g无线网络的覆盖，满足了通信运营商在室内深度覆盖上5g无线网络的需求。

本发明提供的一种5g无线网络通信系统，包括基带处理单元、与基带处理单元连接的扩展单元以及与扩展单元连接的射频拉远单元，所述基带处理单元用于与5g核心网和gps模块连接，所述射频拉远单元用于与天线连接；

在下行链路中，所述基带处理单元用于在通过所述gps模块完成时钟同步后将所述5g核心网输出的ip报文数据处理成数字光信号，并将数字光信号输出到所述扩展单元，所述扩展单元用于将接收的数字光信号转发到所述射频拉远单元，所述射频拉远单元用于将接收的数字光信号处理成射频信号，并将射频信号输出到所述天线；

在上行链路中，所述射频拉远单元用于将所述天线输出的射频信号处理成数字光信号，并将数字光信号输出到所述扩展单元，所述扩展单元用于将接收的数字光信号转发到所述基带处理单元，所述基带处理单元用于将接收的数字光信号处理成基带信号并将基带信号转成ip报文数据，且将ip报文数据输出到所述5g核心网。

进一步地，所述基带处理单元与所述扩展单元之间通过光纤连接，所述扩展单元与所述射频拉远单元之间通过复合光缆连接，所述复合光缆包括光纤和电缆，所述扩展单元还用于对所述射频拉远单元进行远程供电。

进一步地，所述基带处理单元与所述扩展单元之间通过光纤连接，所述扩展单元与所述射频拉远单元之间通过电缆和光纤分别连接，所述扩展单元还用于对所述射频拉远单元进行远程供电。

进一步地，所述基带处理单元为一个，所述扩展单元为n个，所述n个扩展单元之间依次串接，所述基带处理单元与第一个扩展单元连接，每个扩展单元分别与m个所述射频拉远单元连接。

进一步地，所述基带处理单元为一个，所述扩展单元为n个，所述n个扩展单元分别与所述基带处理单元连接，每个扩展单元分别与m个所述射频拉远单元连接。

进一步地，所述基带处理单元为一个，所述扩展单元为n个，所述n个扩展单元中，其中一部分扩展单元依次串接，且其第一个扩展单元与所述基带处理单元连接，n个扩展单元中的其余扩展单元分别与所述基带处理单元连接，每个扩展单元分别与所述m个射频拉远单元连接。

进一步地，所述基带处理单元包括第一光口、核心网接口、gps接口、x86服务器以及分别与x86服务器连接的fec卡、fh卡、时钟卡，所述第一光口与所述fh卡连接，所述核心网接口与所述x86服务器连接，并用于与所述5g核心网连接，所述gps接口与所述时钟卡连接，并用于与所述gps模块连接。

进一步地，所述扩展单元包括第一数字处理模块、第一电源模块、电源管理模块、第二光口、第三光口和远程供电接口，所述第一电源模块分别与所述第一数字处理模块和电源管理模块连接，所述第二光口和第三光口分别与所述第一数字处理模块连接，所述远程供电接口与所述电源管理模块连接。

进一步地，所述射频拉远单元包括第二数字处理模块、第二电源模块和功放模块，所述第二数字处理模块分别与所述第二电源模块和功放模块连接，所述第二电源模块与所述功放模块连接。

进一步地，所述射频拉远单元还包括第四光口、天线接口和电源接口，所述第四光口与所述第二数字处理模块连接，所述天线接口与所述功放模块连接，并用于与所述天线连接，所述电源接口与所述第二电源模块连接。

本发明能够实现室内5g无线网络的覆盖，提升了用户的体验，满足了通信运营商在室内深度覆盖上5g无线网络的需求。

【附图说明】

图1为本发明一实施例提供的一种5g无线网络通信系统的框图示意图；

图2是图1所示5g无线网络通信系统的第一种组网方式的框图示意图；

图3是图1所示5g无线网络通信系统的第二种组网方式的框图示意图；

图4是图1所示5g无线网络通信系统的第三种组网方式的框图示意图；

图5是图1所示5g无线网络通信系统的第四种组网方式的框图示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参考图1，本发明提供的一种5g无线网络通信系统，主要应用于室内5g无线网络的覆盖。该5g无线网络通信系统包括基带处理单元(bbu)10、扩展单元(hub)20和射频拉远单元(rru)30。基带处理单元10与扩展单元20之间通过光纤连接。扩展单元20与射频拉远单元30之间通过复合光缆连接。基带处理单元10用于通过光纤、馈线与5g核心网40和gps模块50连接，射频拉远单元30用于通过馈线与天线60连接。

在下行链路中，基带处理单元10用于在通过gps模块50完成时钟同步后将5g核心网40输出的ip(internetprotocol，互联网协议)报文数据处理成数字光信号，并将数字光信号输出到扩展单元20，扩展单元20用于将接收的数字光信号以广播的方式转发到射频拉远单元30，射频拉远单元30用于将接收的数字光信号处理成射频信号，并将射频信号输出到天线60，天线60会将带有5g信号的电磁波辐射到指定区域，从而完成5g无线网络的覆盖。

在上行链路中，射频拉远单元30用于将天线60输出的射频信号处理成数字光信号，并将数字光信号输出到扩展单元20，扩展单元20用于将接收的数字光信号以广播的方式转发到基带处理单元10，基带处理单元10用于将接收的数字光信号处理成基带信号并将基带信号转成ip报文数据，且将ip报文数据输出到5g核心网40。

复合光缆包括光纤和电缆，扩展单元20用于将接收的数字光信号通过复合光缆中的光纤转发到射频拉远单元30，扩展单元20还用于通过复合光缆中的电缆对射频拉远单元30进行远程供电。

可以理解地，在另一种替换方案中，光纤和电缆是分开设置的，即扩展单元20与射频拉远单元30之间通过电缆和光纤分别连接，同样，通过光纤，扩展单元20可实现将接收的数字光信号转发到射频拉远单元30，通过电缆，扩展单元20可实现对射频拉远单元30进行远程供电。

通过上述的结构，能够实现室内5g无线网络的覆盖，提升了用户的体验，满足了通信运营商在室内深度覆盖上5g无线网络的需求；基带处理单元10与扩展单元20之间、扩展单元20与射频拉远单元30之间均采用光纤传输数据，可减少传输损耗，节能减排，施工简单方便，降低了成本；扩展单元20还能实现对射频拉远单元30进行远程供电，可至少满足200米的远程供电要求，解决了施工取电困难的问题。

本发明的5g无线网络通信系统的第一种组网方式如下：

基带处理单元10为一个，扩展单元20为n个，n个扩展单元20之间依次串接，基带处理单元10与第一个扩展单元20连接，每个扩展单元20分别与m个射频拉远单元30连接。假设n为4，m为8，如图2所示(图2中仅展示了最后一个扩展单元20与8个射频拉远单元30连接)，4个扩展单元20依次串接，基带处理单元10与第一个扩展单元20连接，每个扩展单元20分别与8个射频拉远单元30连接。

在下行链路中，第一个扩展单元20在接收到基带处理单元10输出的数字光信号后，先进行分路，分成9路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元30以及第二个扩展单元20，第二个扩展单元20和第三个扩展单元20的作用与第一个扩展单元20的作用类似，第四个扩展单元20在接收到第三个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式转发到与其连接的8个射频拉远单元30。

在上行链路中，第四个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第三个扩展单元20，第三个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号以及第四个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第二个扩展单元20，第二个扩展单元20的作用和第三个扩展单元20的作用类似，第一个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号以及第二个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到基带处理单元10。

该种链型组网方式可实现在隧道、地铁、公路、铁路、地下煤矿等场景的5g无线网络的覆盖。

本发明的5g无线网络通信系统的第二种组网方式如下：

基带处理单元10为一个，扩展单元20为n个，n个扩展单元20分别与基带处理单元10连接，每个扩展单元20分别与m个射频拉远单元30连接。假设n为4，m为8，如图3所示(图3中仅展示了第一路的扩展单元20与8个射频拉远单元30连接)，4个扩展单元20分别与基带处理单元10连接，每个扩展单元20分别与8个射频拉远单元30连接。

在下行链路中，每个扩展单元20在接收到基带处理单元10输出的数字光信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元30。

在上行链路中，每个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到基带处理单元10。

该种星型组网方式可实现在车站、广场、剧院、银行、学校等场景的5g无线网络的覆盖。

本发明的5g无线网络通信系统的第三种组网方式如下：

基带处理单元10为一个，扩展单元20为n个，n个扩展单元20中，其中一部分扩展单元20依次串接，且其第一个扩展单元20与基带处理单元10连接，n个扩展单元20中的其余扩展单元20分别与基带处理单元10连接，每个扩展单元20分别与m个射频拉远单元30连接。假设n为7，m为8，如图4所示(图4中仅展示了第一路中的最后一个扩展单元20与8个射频拉远单元30连接)，7个扩展单元20中，其中4个扩展单元20依次串接，且第一个扩展单元20与基带处理单元10连接，7个扩展单元20中的其余3个扩展单元20分别与基带处理单元10连接，每个扩展单元20分别与8个射频拉远单元30连接。

在下行链路中，第一路中，第一个扩展单元20在接收到基带处理单元10输出的数字光信号后，先进行分路，分成9路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元30以及第二个扩展单元20，第二个扩展单元20和第三个扩展单元20的作用与第一个扩展单元20的作用类似，第四个扩展单元20在接收到第三个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式转发到与其连接的8个射频拉远单元30。

第二路中的扩展单元20在接收到基带处理单元10输出的数字光信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元30。

第三路中的扩展单元20和第四路中的扩展单元20的作用与第二路中的扩展单元20的作用类似。

在上行链路中，第一路中，第四个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第三个扩展单元20，第三个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号以及第四个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第二个扩展单元20，第二个扩展单元20的作用和第三个扩展单元20的作用类似，第一个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号以及第二个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到基带处理单元10。

第二路中的扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到基带处理单元10。

第三路中的扩展单元20和第四路中的扩展单元20的作用与第二路中的扩展单元20的作用类似。

该种星链混合型组网方式可实现在大型、超大型等场景的5g无线网络的覆盖，如机场航站楼、大型建筑、体育场馆、会展中心等。

本发明的5g无线网络通信系统的第四种组网方式如下：

基带处理单元10为一个，扩展单元20为n个，n个扩展单元20均分成多路，每路包括若干个依次串接的扩展单元20，每个扩展单元20分别与m个射频拉远单元30连接。假设n为8，m为8，如图5所示(图5中仅展示了第一路中的最后一个扩展单元20与8个射频拉远单元30连接)，8个扩展单元20分成四路，每路包括两个依次串接的扩展单元20，每个扩展单元20分别与8个射频拉远单元30连接。

在下行链路中，第一路中，第一个扩展单元20在接收到基带处理单元10输出的数字光信号后，先进行分路，分成9路后再以广播的方式分别转发到与其连接的8个射频拉远单元30以及第二个扩展单元20，第二个扩展单元20在接收到第一个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行分路，分成8路后再以广播的方式转发到与其连接的8个射频拉远单元30。

第二路中的扩展单元20、第三路中的扩展单元20和第四路中的扩展单元20的作用与第一路中的扩展单元20的作用类似。

在上行链路中，第一路中，第二个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到第一个扩展单元20，第一个扩展单元20在接收到与其连接的8个射频拉远单元30输出的数字光信号以及第二个扩展单元20输出的数字光信号后，先进行合路，合成一路后再以广播的方式转发到基带处理单元10。

第二路中的扩展单元20、第三路中的扩展单元20和第四路中的扩展单元20的作用与第一路中的扩展单元20的作用类似。

该种组网方式也可实现在大型、超大型等场景的5g无线网络的覆盖，如机场航站楼、大型建筑、体育场馆、会展中心等。

可以理解地，除了上述四种组网方式外，本发明的组网方式还可以是其他，如扩展单元20还可以级联3级、3级以上等等，基带处理单元10还可以是以星型组网的方式连接五个、五个以上扩展单元20等等，可根据具体应用的场景设定组网方式，不同场景可采用不同的组网方式，可实现灵活组网，有利于通信运营商5g无线网络建设。扩展单元的数量和射频拉远单元的数量也可以根据具体应用的场景进行设置。

本实施例中，基带处理单元10包括x86服务器11(采用cisc(complexinstructionsetcomputer，复杂指令架构计算机)架构的处理器)、第一光口、核心网接口、gps接口以及分别与x86服务器11连接的fec(forwarderrorcorrection前向纠错)卡13、fh(fronthaul前传)卡12、时钟卡14。第一光口与fh卡12连接，并与扩展单元20之间通过光纤连接。核心网接口与x86服务器11连接，并用于与5g核心网40连接，核心网接口与5g核心网40之间通过光纤连接。gps接口与时钟卡14连接，并用于与gps模块50连接，gps接口与gps模块50之间通过馈线连接。

在下行链路中，时钟卡14用于通过gps模块50实现基带处理单元10的时钟同步，x86服务器11用于通过核心网接口对5g核心网40输出的ip报文数据进行基带处理、协议栈处理等，fec卡13用于对经x86服务器11处理后的信号进行编码等处理，fh卡12用于对经fec卡13处理的信号进行传输信道映射、物理信道生成、组帧、调制等数字处理，从而形成数字光信号，数字光信号可经第一光口传输至扩展单元20。

在上行链路中，fh卡12用于通过第一光口对扩展单元20输出的数字光信号进行接入信道搜索解调、专用信道解调等处理，fec卡13用于对经fh卡12处理的信号进行译码、纠错等处理，x86服务器11用于对经fh卡12处理的信号进行协议栈处理、基带处理等从而形成基带信号，并将基带信号转成ip报文数据，ip报文数据经核心网接口可传输至5g核心网40。

第一光口的数量、核心网接口的数量与扩展单元20的数量对应。第一光口优选为40ge(千兆速率)光口，核心网接口优选为10ge光口，可以理解地，第一光口的类型、核心网接口的类型还可以是其他。

基带处理单元10还具有维护及监控功能，在工程应用时，通过pc(电脑)机接入基带处理单元10的调试网口，可以设置和查看基带处理单元10的相关参数(比如，载波频率设置、载波带宽设置、输出功率、小区id、初始值设置、模板导入、配置信息导出、系统升级等)，还可以自动上报告警信息、设备状态至运营商网管中心。基带处理单元10还可通过其vga接口(vga接口即电脑采用vga标准输出数据的专用接口)连接显示器以进行相关信息的显示。

扩展单元20包括第一数字处理模块21、第一电源模块22、电源管理模块23、第二光口、第三光口和远程供电接口。第一电源模块22分别与第一数字处理模块21和电源管理模块23连接，用于对第一数字处理模块21和电源管理模块23供电。第二光口和第三光口分别与第一数字处理模块21连接，第三光口与射频拉远单元30之间通过复合光缆中的光纤连接，以实现将接收的数字光信号转发到射频拉远单元30。远程供电接口与电源管理模块23连接，并与射频拉远单元30之间通过复合光缆中的电缆连接，以实现对射频拉远单元30传输电力，从而实现对射频拉远单元30进行远程供电。

当扩展单元20级联有若干个时，假设如图2所示的组网方式，4个扩展单元20是依次串接的，此时第一个扩展单元20、第二个扩展单元20和第三个扩展单元20还分别包括连接光口，连接光口与对应的第一数字处理模块21连接。第一扩展单元20的第二光口与基带处理单元10的第一光口之间通过光纤连接，从而可实现基带处理单元10和第一个扩展单元20之间的数据传输。第一个扩展单元20的连接光口与第二个扩展单元20的第二光口之间通过光纤连接，从而可实现第一个扩展单元20和第二个扩展单元20之间的数据传输。第二个扩展单元20的连接光口与第三个扩展单元20的第二光口之间通过光纤连接，从而可实现第二个扩展单元20和第三个扩展单元20之间的数据传输。第三个扩展单元20的连接光口与第四个扩展单元20的第二光口之间通过光纤连接，从而可实现第三个扩展单元20和第四个扩展单元20之间的数据传输。

在下行链路中，第一数字处理模块21用于对接收的数字光信号进行数据分路和转发。

在上行链路中，第一数字处理模块21用于对接收的数字光信号进行数据合路和转发。

电源管理模块23具备短路保护，过流保护等功能，并支持远程供电状态显示，以实现对射频拉远单元30进行远程供电的控制。电源管理模块23通过远程供电接口、复合光缆中的电缆向射频拉远单元30传输电力，以实现对射频拉远单元30进行远程供电。

扩展单元20的各光口和远程供电状态等通过扩展单元20的相应的指示灯进行显示。

第二光口、连接光口的数量通常为一个，第三光口的数量决定了与扩展单元20连接的射频拉远单元30的数量，远程供电接口的数量与第三光口的数量对应。第二光口、连接光口、第三光口的类型可与基带处理单元10的第一光口的类型相同，如为40ge光口、10ge光口等，也可以是不相同。

射频拉远单元30包括第二数字处理模块31、第二电源模块32、功放模块33、第四光口、天线接口和电源接口。第二数字处理模块31分别与第二电源模块32和功放模块33连接。第二电源模块32与功放模块33连接。第二电源模块32用于实现给第二数字处理模块31、功放模块33供电。第四光口与第二数字处理模块31，并与扩展单元20的第三光口之间通过复合光缆中的光纤连接，以实现接收扩展单元20输出的数字光信号。天线接口与功放模块33连接，并用于通过馈线(天馈系统)与天线60连接。电源接口与第二电源模块32连接，并与扩展单元20的远程供电接口之间通过复合光缆中的电缆连接，从而通过扩展单元20可实现对射频拉远单元30进行远程供电。

在下行链路中，第二数字处理模块31用于将经第四光口接收的数字光信号进行数模转换、滤波等处理，从而形成射频信号。功放模块33用于将经第二数字处理模块31处理的射频信号进行模拟下行信号线性放大等处理，从而经天线接口输出到天线60，以通过天线60将带有5g信号的电磁波辐射到指定区域，从而完成5g无线网络的覆盖。

在上行链路链路中，功放模块33用于将经天线接口接收的射频信号进行模拟上行信号放大等处理。第二数字处理模块31用于将经功放模块33处理的射频信号进行模数转换、滤波等处理，从而形成数字光信号，并经第四光口、复合光缆中的光纤传输至扩展单元20，从而最终实现将数字光信号输出到5g核心网40。

第四光口、电源接口通常为一个，天线接口的数量决定了与射频拉远单元30连接的天线60的数量。第四光口的类型与扩展单元20的第三光口的类型相同，如为40ge光口、10ge光口等，也可以是不同。

射频拉远单元30还支持1个omt(operation&maintenanceterminal，本地)本地调试网口、一个poe(poweroverethernet，基于局域网的供电系统)网口，可实现相关参数设置及可通过接入以太网供电系统。射频拉远单元30的工作状态可根据状态指示灯查看。

以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如对各个实施例中的不同特征进行组合等，这些都属于本发明的保护范围。