专利名称：基于光交换的无线载波资源配置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无线载波资源配置系统，尤其涉及一种基于光交换的无线载 波资源配置系统。
背景技术：
无线通信网络日趋复杂化，对载波资源的需求日益增大， 一些小区和大型公 共场所很容易在特定时段发生话务堵塞。为充分利用无线载波资源，提高网络资 源利用率，需要从周围调动多个基站和直放站配合使用，进行载波资源调度。目 前应用比较广泛的是载波池技术。载波池系统是在光纤直放站基础上，增加切换、 监控等单元构成的。该系统能为空闲基站载频提供射频搭载，通过综合网管中心， 实时或定时调度载频资源到高通信需求地区，以吸收该地区话务。现有的载波资 源调度系统，基站和直放站通过射频开关连接，利用软件控制，切换开关状态进 行载波选择。但其有不可避免的缺点每个基站，都是同固定数量的直放站相连， 调度不灵活；如果要实现比较灵活的调度，就必须使每个直放站都和基站之间通
过光纤连接起来，又必将占用大量的光纤，造成光纤资源的浪费。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的以上缺点和不足，提供一种基于光 交换的无线载波资源配置系统。该系统通过光纤将处在各个不同地方的基站载波 资源拉到调度机房后，集中通过光交换中心进行信源的交换和选择，再经过光纤 延伸到各个光纤远端机进行覆盖。
本发明的目的是这样实现的
与传统载波池系统相比，本发明增加了一个光交换中心(500)。 具体地说，如图l、 2，本发明包括基站(100)和耦合器(200); 设置有光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400);
基站(100)、耦合器(200)、光纤近端机(300)、光交换中心(500)和 光纤远端机(400)依次连接；
其中的光交换中心(500)包括依次连接的具有分路功能的前宽带光耦合器 (510)、光开关矩阵单元(520)和具有合路功能的后宽带光耦合器(540),光 开关矩阵单元(520)还连接监控单元(530)并受其控制；
下行链路光纤近端机(300)经过耦合器(200)从基站(100)引入载波 信号，经过光纤拉到光交换中心(500);光交换中心(500)通过监控单元(530) 的控制，对载波链路进行组合和选择，再经过光纤延伸到各个光纤远端机(400) 进行覆盖；
上行链路光纤远端机(400)接收来自移动台的信号，经过光纤送到光交 换中心(500)，再经过光纤传到相应的光纤近端机(300)，又通过耦合器(200) 输出至基站(100)。
所述的基站(100)包括第l n基站(110 ln0);
所述的耦合器(200)包括第l n耦合器(210 2n0);
所述的光纤近端机(300)包括第l n光纤近端机(310 3n0);
所述的光纤远端机(400)包括第l n光纤远端机(410 4m0);
所述的前宽带光耦合器(510)包括第l n前宽带光耦合器(511 51n);
所述的后宽带光耦合器(540)包括第l m后宽带光耦合器(541 54m)。
其中，n、 m为自然数。n的具体值由实际可选的载波数量、基站配置和网络 优化原则而定；m值由系统的增益、传输路径损耗及系统的引入造成的底噪抬升 多少等因素决定。以GSM900基站为例，最基本的，共频点124个，除去保护频 带内频点(10个)以及避免较大干扰而除去的相邻频点，可引入载波数量为(124 一IO) /2 = 57 (个)。设每基站为6载波配置，则可引入57/6 = 9. 5取10个基站 信号，则n〈10; —般情况下，以GSM系统在工程应用经验，m《8。
基站(100)选用现有的GSM、 WCDMA、 TD-SCDMA或CDMA2000等制式的基站 均可。
耦合器(200)为常规的射频耦合器产品，其耦合度(dB)由实际工程应用 所决定。
光纤近端机(300)和光纤远端机(400)可以采用目前的光纤直放站近端和
光纤直放站远端替代。
前宽带光耦合器(510)和后宽带光耦合器(540)采用常规的单模双窗口的 1XN宽带光耦合器实现，N由光纤远端机(400)的数量及采用的监控方式决定。
本发明的工作原理是
假定11=4, m=4，光交换中心(500)为4X4 (即4个基站带4个光纤远端机)。 每个光纤近端机(300)，通过耦合器(200)引入信源信号，经过光纤传输 到光交换中心(500)，前宽带光耦合器(510)将光信号分成4X5路，包括16 路载波信号和4路监控信号；监控单元(530)能够控制光开关矩阵单元(520), 对16路载波光信号进行选路组合，再经过后宽带光耦合器(540)，通过光纤， 传输到各个光纤远端机(400)。光纤近端机(300)的载波资源可以在任意多个远端 进行覆盖。
本发明具有下列优点和积极效果
1、 在光域进行链路的组合和选择，大大降低了载波调度系统复杂性，增强 了系统灵活性，也避免了光纤资源的浪费。
2、 通过载波资源的动态调度和管理，增强了载波资源的合理调配，明显提 高了基站载波资源的利用率。
3、 适用于大型会场、大型体育场馆、商业中心区等定期或不定期热点地区 的临时载波资源调度及管理；还可适用于分时出现话务高峰地区的载波资源调度 及管理，如大学校园、大型工业园区内学习区(工作区)和生活区。
图l是本发明结构方框图简图； 图2是本发明结构方框图3是光交换中心与光纤近、远端机通信拓扑图之一 (以3个基站带4个光纤 远端机为例)；
图4是光交换中心与光纤近、远端机通信拓扑图之二 (以3个基站带4个光纤 远端机为例)；
图5是光交换中心通过有线方式与光纤近端机通信的结构方框图(以4个基站 带4个光纤远端机为例)；
图6是光交换中心通过有线方式与光纤近、远端机通信的结构方框图(以4 个基站带4个光纤远端机为例)。 其中-
100—基站,110 ln0—第(1 n)基站； 200—耦合器，210 2n0—第(1 n)耦合器； 300—光纤近端机，310 3nO—第(1 n)光纤近端机； 400—光纤远端机，410 4n0—第(1 m)光纤远端机； 500—光交换中心，
510—前宽带光耦合器，511 51n—第(1 n)前宽带光耦合器；
520—光开关矩阵单元；
530—监控单元，
531—电路单元(FSK) 532—控制单元(MCU)
533—模数变换单元(ADC)
540—后宽带光耦合器，541 54m—第(1 m)后宽带光耦合器；
550—光电变换单元(PD);
560—电光变换单元(LD);
570—2X4光耦合器；
580—2X8光耦合器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明-一、总体
1、 首先，进行频率规划，原则是在受主覆盖区(直放站远端覆盖地区)提 供不受干扰的载频。如受主覆盖区并非盲区，而存在控制载频，需根据实际情况， 删除掉本身存在的控制载频及其相邻载频，其余频点可以作为在受主覆盖区使用
的频点。
2、 与传统载波调度系统相比，本发明增加了一个光交换中心(500)，整个 系统主要包括光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400)三 部分。
.本发明技术上有两个主要难点光路的插损补偿造成底噪抬升；光交换中心 (500)与近远端设备通信。
1) 对光路上的损耗进行补偿，有以下两种方案
① 对于光纤远端机(400)，增大光盘、功放和低噪放增益，以补偿光路带 来的损耗。此方案实现较容易，但是带来的底噪抬升很大。
② 光器件，尤其是光开关技术方展到一定程度后，可以考虑另一种方案，采 用SOA半导体光放大器开关(简称SOA光开关)来控制光路的接通和关断。此方案有
很多优点SOA光开关切换速度更高；SOA光开关接通时，能够放大光信号，对信 号进行增益补偿，SOA光开关关断时，由于存在高的消光比，光路处于断路状态。 采用这种光开关，有一定的增益，使得光传输一体化模块噪声系数的增量减小， 减小上、下行底噪的抬升。
在目前技术水平基础上，选择通过增加远端增益进行补偿差损是相对较可行 的方案。
2) 在进行线路切换时，为避免掉话，某些时候，光交换中心(500)需要与 近远端设备进行通信，通信方式有如下两种方案
① 基于现有的光纤直放站近远端通信，增加光交换中心(500)与光纤远端 机(400)的通信，从而实现光交换中心(500)与远端的通信，如图3所示。此 种通信实现方式能够保持现有监控体系，只需对其进行相应的扩展即可，能够充 分利用已有资源，节省开销。
② 将监控集中在光交换中心(500)，对光纤近端机(300 )、光纤远端机(400 ) 和光交换中心(500)进行统一监控，如图4所示。此种方式，可以把光交换中心
(500)视为主机，把光纤近端机(300)和光纤远端机(400)视为从机。此种 方式拓扑结构比较简单，底层监控和上层网管实现较容易。
上述两种监控方式，各有千秋，可根据实际情况灵活选用。 3、监控底层实现上，光交换中心(500)通过有线方式与光纤近端机(300) 连接，如图5所示。
在光交换中心(500)中，又设置有光电变换单元(PD) (550)、电光变换 单元(LD) (560)和2X4光耦合器(570)，监控单元(530)包括电路单元(FSK) (531)、控制单元(MCU) (532)和模数变换单元(ADC) (533)。 以FSK调制为例，n=4， m=4。
在上行方向，监控电调制信号通过电光变换单元(LD) (560)，再经过2X4 光耦合器(570),和载波光信号一起，通过光纤传输到各个近端机，与之进行 通信，从而实现与远端机的通信；
在下行方向，监控电调制信号经过2X4光耦合器(570)，再经过光电变换 单元(PD) (550)，解调成电信号，与光交换中心(500)进行通信。
有线方式通信，虽然实现相对比较复杂，但是通信可靠性得到保证；此外， 电光变换、光电变换和光耦合将增加相应的成本；连接直放站近端的2X4光耦合 器(570)需要增加一个耦合口，使得光路的差损进一步增大，也是系统预算时 要考虑的问题。
4、采用在光交换中心(500)集中监控的实现方式，如图6所示，即将图5 中的2X4光耦合器(570)改为2X8光耦合器(580)，由于增加监控单元(530) 的光耦合口，即可将远端纳入进来，进行近远端的集中监控。
具体地说，在光交换中心(500)中，设置有光电变换单元(PD) (550)、 电光变换单元(LD) (560)和2X8光耦合器(580)，监控单元(530)包括FSK 电路单元(531)、控制单元(MCU) (532)和模数变换单元(533)。
二、有关部件
1、光开关矩阵单元(520)
光开关矩阵单元(520)采用1XN光耦合器加1X1光开关实现。光开关选用 目前广泛应用的微机械光开关矩阵；或具有广阔发展前景的SOA半导体光放大器 开关矩阵。
2、监控单元(530)
1) 电路单元(FSK) (531)
电路单元(FSK) (531)主要用于提供光交换中心(500)、光纤近端机(300) 和光纤远端机(400)之间可靠的通信。电路单元(FSK) (531)可以选用常用的 芯片，比如CC1000及其外围电路实现。
2) 控制单元(MCU) (532)
(控制单元(MCU) (532)的功能是对各种数据进行处理。其核心的器件是高 性能的单片机。
3) 模数变换单元(ADC) (533)
模数变换单元(ADC) (533)用于对采集到的射频信号功率进行数字化，输 出给控制单元(MCU) (532)。采用常用的AD变换芯片即可。
3、 光电变换单元(PD) (550)
光电变换单元(PD) (550)用于将监控光信号，转换成电信号。可以选用 常用的PIN光电二极管。
4、 电光变换单元(LD) (560)
电光变换单元(LD) (560)用于将监控电信号，转换成光信号。选用常用 的FP或者DFB激光器实现。
5、 2X4光耦合器(570)
2X4光耦合器(570)用于对光监控信号的分路和合路。采用常规的单模双 窗口的2X4光纤耦合器即可。
6、 2X8光耦合器(580)
2X8光耦合器(580)用于对光监控信号的分路和合路。采用常规的单模双 窗口的2X8光纤耦合器即可。
权利要求
1、一种基于光交换的无线载波资源配置系统，包括基站(100)和耦合器(200)；其特征在于设置有光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400)；基站(100)、耦合器(200)、光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400)依次连接；其中的光交换中心(500)包括依次连接的具有分路功能的前宽带光耦合器(510)、光开关矩阵单元(520)和具有合路功能的后宽带光耦合器(540)，光开关矩阵单元(520)还连接监控单元(530)并受其控制；下行链路是光纤近端机(300)经过耦合器(200)从基站(100)引入载波信号，经过光纤拉到光交换中心(500)；光交换中心(500)通过监控单元(530)的控制，对载波链路进行组合和选择，再经过光纤延伸到各个光纤远端机(400)进行覆盖；上行链路是光纤远端机(400)接收来自移动台的信号，经过光纤送到光交换中心(500)，再经过光纤传到相应的光纤近端机(300)，又通过耦合器(200)输出至基站(100)。
2、 按权利要求l所述的基于光交换的无线载波资源配置系统，其特征在于 光开关矩阵单元(520)采用1XN光耦合器加1X1光开关实现；光开关选用微机械光开关矩阵，或选用SOA半导体光放大器开关矩阵。
3、 按权利要求l所述的基于光交换的无线载波资源配置系统，其特征在于在光交换中心(500)中，设置有光电变换单元(550)、电光变换单元(560) 和2X4光耦合器(570)，监控单元(530)包括电路单元(531)、控制单元(532) 和模数变换单元(533);在上行方向，监控电调制信号通过电光变换单元(560)，再经过2X4光耦 合器(570),和载波光信号一起，通过光纤传输到各个近端机，与之进行通信， 从而实现与远端机的通信；在下行方向，监控电调制信号经过2X4光耦合器(570)，再经过光电变换 单元(550)，解调成电信号，与光交换中心(500)进行通信。
4、按权利要求l所述的基于光交换的无线载波资源配置系统，其特征在于在光交换中心(500)中，设置有光电变换单元(550)、电光变换单元(560) 和2X8光耦合器(580)，监控单元(530)包括电路单元(531)、控制单元(532) 和模数变换单元(533)。
全文摘要
本发明公开了一种基于光交换的无线载波资源配置系统，涉及一种无线载波资源配置系统。本发明包括基站(100)和耦合器(200)；设置有光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400)；基站(100)、耦合器(200)、光纤近端机(300)、光交换中心(500)和光纤远端机(400)依次连接。本发明降低了载波调度系统复杂性，增强了其灵活性；增强了载波资源的合理调配，明显提高了基站载波资源的利用率；适用于大型会场、大型体育场馆、商业中心区等定期或不定期热点地区的临时载波资源调度及管理。
文档编号H04Q11/00GK101170838SQ20071005339
公开日2008年4月30日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者杨耀庭, 王志勇, 王晓静, 甘洪文 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司