一種基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
1.本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳方法及裝置。


背景技術(shù)：

2.現(xiàn)有技術(shù)中的4g/5g信號無線覆蓋方法主要有以下三種：(1) 光貓加一體化皮站實(shí)現(xiàn)家庭或企業(yè)4g無線覆蓋，如圖1所示：支持通過ptn+vlan，或者ipsec方式回傳到核心網(wǎng)，完成4g小區(qū)的開通。該模式下以家庭或企業(yè)為單位獨(dú)享lte小區(qū)。該模式特點(diǎn)是可使用原有pon(passiveoptical network：無源光纖網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)的光纖，無需二次布線施工和物業(yè)協(xié)調(diào)等即可完成lte小區(qū)開通。在為用戶提供家庭或企業(yè)寬帶同時，同時提供高質(zhì)量的lte業(yè)務(wù)。主要用于家庭場景或一些的小微企業(yè)場景，不僅可以快速提高無線信號室內(nèi)覆蓋質(zhì)量、提升用戶體驗(yàn)，還可以分流宏站流量、緩解宏網(wǎng)擴(kuò)容壓力。
3.(2) 如圖2所示，擴(kuò)展型皮基站是一體化皮基站的演進(jìn)形態(tài)，采用數(shù)字化技術(shù)，基于光纖或網(wǎng)線承載無線信號傳輸和分布的微功率室內(nèi)覆蓋方案。主要用于低容量室內(nèi)場景，是室內(nèi)覆蓋增強(qiáng)方案之一。擴(kuò)展型皮站，類似華為lampsite等方案，包含主機(jī)單元(bbu)、擴(kuò)展單元(eu)、射頻單元(ru單元)。擴(kuò)展型皮基站通過擴(kuò)展主機(jī)單元功能，可以方便同時支持4g和5g無線信號覆蓋，同時覆蓋單元可以實(shí)現(xiàn)較低的成本；(3) 在pon網(wǎng)絡(luò)二級分光前傳實(shí)現(xiàn)無線覆蓋，如圖3所示：bbu通過二級分光后的一個onu單元的寬帶接口進(jìn)行回傳，建立與核心網(wǎng)的連接；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)bbu基帶處理并通過其前傳接口光信號與pon二級分光的光信號合路后傳到ronu單元；合路光信號通過單根光纖傳輸?shù)接脩糇√幒笤偈褂霉夥致菲鞣殖蓛陕饭庑盘?，分別給ru單元和onu單元，ru單元把基帶信號變成無線信號完成無線信號覆蓋。
4.上述三種通訊方式的缺點(diǎn)在于：光貓加一體化皮站內(nèi)部必須基帶芯片，導(dǎo)致設(shè)備成本及功耗都偏高；基站多使得鄰區(qū)關(guān)系復(fù)雜、鄰區(qū)干擾嚴(yán)重，核心網(wǎng)參數(shù)較多、開通及管理維護(hù)復(fù)雜，5g實(shí)現(xiàn)造價高；擴(kuò)展型皮站需要重新布線施工，造價也較高且onu單元回傳占用當(dāng)前的寬帶流量。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明提出的一種基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳方法，其特征在于：包括bbu、ru單元；其中，bbu設(shè)備與olt設(shè)備共址，ru單元與onu單元共址；bbu單元通過olt設(shè)備所在機(jī)房的ipran資源進(jìn)行回傳，建立與核心網(wǎng)絡(luò)的連接；ru單元與onu單元使用wdm分成兩路光信號，分別給ru單元和onu單元，ru單元把基帶信號變成無線信號從而完成無線信號的覆蓋。
6.其中，優(yōu)選方案為：還包括：一包括具有上聯(lián)接口c以及擴(kuò)展光口的hub單元；bbu單元通過olt設(shè)備所在機(jī)房的ipran資源進(jìn)行回傳，建立與核心網(wǎng)絡(luò)的連接；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)bbu單元基帶處理并通過其前傳接口的光信號與olt設(shè)備pon口的光信號經(jīng)wdm波分合路后通過兩級分光網(wǎng)絡(luò)傳輸至位于二級分光箱；使用二級分光后的富余光纖直接連接到hub的上聯(lián)口
c，hub單元分發(fā)處理來自bbu的基帶信號傳輸?shù)絟ub單元的多個擴(kuò)展光口；所述擴(kuò)展光口的信號與二級分光后的pon口的光信號按需和wdm波分合路，然后通過單根光纖傳輸?shù)接脩籼?，再使用光分路器分成兩路光信號，分別給ru單元和onu單元，ru單元把基帶信號變成無線信號從而完成無線信號的覆蓋。
7.其中，優(yōu)選方案為：所述 bbu單元到hub單元之間支持點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸，bbu單元使用激光波長λ7、λ8前傳傳輸，bbu單元與hub單元之間采用時分cpri前傳，其中，下行鏈路采用廣播模式，上行鏈路采用時分模式，每個hub分時上行傳輸，所述下行鏈路的波長包括λ1、λ5、λ7 ，上行鏈路的波長包括λ2、λ6、λ8，其中λ1、λ2和λ5、λ6分別為gpon和xgpon的olt設(shè)備使用波長，且已經(jīng)合路成一個纖連接到wdm的一個端口；波長λ7、λ8為無線信號的bbu單元的使用波長，各使用一根纖連接到wdm的選波通道。
8.其中，優(yōu)選方案為：bbu單元根據(jù)前傳光接口支持的最大傳輸帶寬及ru單元的上行傳輸帶寬需求，確定bbu單元直連hub的數(shù)量，所述計(jì)算hub的數(shù)量nth的公式為：當(dāng)0≤bwth
÷
bwru-int(bwth
÷
bwru)《1%，nth=int(bwth
÷
bwru)-1；當(dāng)bwth
÷
bwru-int(bwth
÷
bwru)≥1%，nth=int(bwth
÷
bwru) ，其中，前傳帶寬：bwth；ru上行帶寬：bwru；int為取整函數(shù)。
9.本發(fā)明一種基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳裝置，其特征在于：包括bbu、ru單元，其中，bbu單元與olt設(shè)備共址，ru單元與onu單元共址；bbu單元通過olt設(shè)備所在機(jī)房的ipran資源進(jìn)行回傳，建立與核心網(wǎng)絡(luò)的連接；ru單元與onu單元使用光分路器、wdm分成兩路光信號，分別給ru單元和onu單元。
10.其中，優(yōu)選方案為：還包括一hub單元，hub單元包括使用二級分光后的富余光纖作為上聯(lián)口c和bbu單元的分時cpri接口連接，以及多個擴(kuò)展光口，其中bbu設(shè)備與olt設(shè)備共址，所述hub單元與二級分光器共址；所述bbu單元與hub單元之間采用時分cpri前傳連接方式連接。
11.其中，優(yōu)選方案為：所述hub單元的上聯(lián)口c為cpri接口，所述hub單元的擴(kuò)展光口為點(diǎn)對點(diǎn)的cpri接口。
12.其中，優(yōu)選方案為：所述bbu單元集成于所述olt設(shè)備內(nèi)；光分路器、wdm光分單元也可以獨(dú)立為一個部件，不放置在ru單元或onu單元設(shè)備內(nèi)部。
13.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、入戶單元無須專用4g/5g基帶芯片，實(shí)現(xiàn)4g/5g無線覆蓋的設(shè)備較簡單、功耗較小、成本較低，便于普及推廣；同時需要的核心網(wǎng)絡(luò)參數(shù)少、入戶即插即用，開通及管理維護(hù)的工作量小。
14.2、本發(fā)明的ru單元通過現(xiàn)有技術(shù)的皮線入戶，與現(xiàn)有的寬帶終端安裝使用同一條皮線入戶，不需重新布放線纜，降低了施工難度。
15.3、可充分利用現(xiàn)有pon網(wǎng)絡(luò)，有pon網(wǎng)絡(luò)的地方就可快速實(shí)現(xiàn)4g/5g無線覆蓋，相比4g/5g新建擴(kuò)展型皮站，具有施工快捷簡單，網(wǎng)絡(luò)總體造價低廉。
16.4、本發(fā)明無線信號質(zhì)量優(yōu)質(zhì)且干擾小。
17.5.由于bbu單元直接集成于olt機(jī)房內(nèi)，可以直接使用ipran回傳，相比一體化家庭級或企業(yè)級皮站無須用到安全網(wǎng)關(guān)，不占用寬帶流量。
附圖說明
18.圖1為現(xiàn)有技術(shù)中光貓加一體化皮站實(shí)現(xiàn)家庭或企業(yè)4g無線覆蓋方法的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中擴(kuò)展型皮站實(shí)現(xiàn)企業(yè)場景4g/5g無線覆蓋方法的示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中在pon網(wǎng)絡(luò)二級分光前傳實(shí)現(xiàn)無線覆蓋方法的示意圖；圖4為本發(fā)明基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳裝置的第一實(shí)施例的示意圖；圖5為本發(fā)明基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳裝置的第二實(shí)施例的示意圖；圖6為本發(fā)明基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳裝置的第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施方式
19.以下對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
20.本發(fā)明提供了一種基于pon(passiveopticalnetwork：無源光纖網(wǎng)絡(luò))網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳方法，目的在于提供一種基于pon網(wǎng)絡(luò)的無線信號前傳方法從而達(dá)到無線信號的高效率、低成本、高質(zhì)量覆蓋的方法(如圖4-圖6所示)。其中，wdm：wavelengthdivisionmultiplexing(波分復(fù)用)olt:opticallineterminal(光線路終端)；onu單元:opticalnetworkunit(光網(wǎng)絡(luò)單元)；pon:passiveopticalnetwork(無源光纖網(wǎng)絡(luò))；odn:opticaldistributionnetwork(光配線網(wǎng)絡(luò))bbu:buildingbasebandunit(基帶處理單元)hub:多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器cpri:commonpublicradiointerface(通用公共無線電接口)ru:radiounit(無線單元)其中，圖4為本發(fā)明的第一實(shí)施例的示意圖，如圖4所示：本發(fā)明的目的在于提供一種基于現(xiàn)有pon網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)到多點(diǎn)的組網(wǎng)應(yīng)用場景下可與onu單元一對一配置的低成本的無線信號前傳覆蓋方法，在某些復(fù)雜場景下可以在一個pon口下配置3~4倍onu單元數(shù)量的無線單元ru單元。如圖4所示。按照一級分光和二級分光都為1:8的配置，最大可配置64個onu單元，也就最大可以配置64個ru單元。如果需要更多ru單元時，比如fttr組網(wǎng)應(yīng)用，每個ru單元下還可以級聯(lián)2~3個ru單元，那么相當(dāng)于每個pon口對應(yīng)的無線單元可達(dá)3~4倍的onu單元數(shù)量，本發(fā)明的4g/5g無線信號的前傳方案可采用三級架構(gòu)，由bbu、hub、ru單元三個有源網(wǎng)元組成。bbu設(shè)備與olt設(shè)備共址，hub與二級分光器共址（如圖4所示），ru單元與onu單元共址。
21.bbu單元到hub單元之間支持點(diǎn)到多點(diǎn)傳輸，本發(fā)明在使用一對激光波長λ7、λ8的情況下，建議與bbu直連的hub數(shù)在4-8個左右，如果8個hub就剛好可以和圖4的二級分光器一一對應(yīng)，但bbu單元最大的直連hub單元的數(shù)量還取決于前傳速率和處理的信號帶寬。bbu單元與hub單元之間采用時分cpri前傳技術(shù)，具體為下行鏈路采用廣播模式，上行鏈路采用時分模式，每個hub單元分時上行傳輸都需要考慮當(dāng)前pon的傳輸速率，gpon可達(dá)2.5gbps，而xgpon可達(dá)10gbps，從產(chǎn)業(yè)鏈成熟度及成本考慮，bbu單元到hub單元再到ru單元之間的傳輸速率選擇在2.5gbps~10gbps范圍內(nèi)是較為合適的?；谇皞魉俾屎吞幚淼男盘枎?，可
以確定最多可以分配的上行時隙數(shù)，即對應(yīng)bbu單元直連hub單元的最大值。
22.實(shí)例1，若在n1/b1頻段，支持nr30mhz/lte20mhz，選擇6.144gbps作為bbu單元到hub單元的前傳速率；考慮最節(jié)省帶寬的方式，nr30mhz和lte20mhz的信號組合為50mhz帶寬的信號需要的傳輸速率為768mbps，6.144gbps的前傳速率剛好可以傳輸8個50mhz帶寬的信號，考慮到管理及控制信息需要的傳輸帶寬及上行時分傳輸時的保護(hù)間隔，可以保留一個768mbps的傳輸帶寬，只取7個768mbps的傳輸帶寬，來傳輸7個獨(dú)立的50mhz帶寬信號，上行可以分7個獨(dú)立的時隙，與bbu單元最多能直連的hub單元的數(shù)量為7個。
23.實(shí)例2，在n41/b41頻段，支持nr 80mhz/lte20mhz，選擇9.8304gbps作為bbu單元到hub單元的前傳速率；考慮最節(jié)省帶寬的方式，100mhz的信號需要的傳輸速率為1.536gbps，9.8304gbps的前傳速率可以傳輸6.4個100mhz帶寬的無線信號，考慮到管理及控制信息需要的傳輸帶寬及上行時分傳輸時的保護(hù)間隔，可以保留一定的傳輸帶寬，只取6個1.536gbps的傳輸帶寬，來傳輸6個獨(dú)立的100mhz帶寬的無線信號。上行可以分6個獨(dú)立的時隙，這樣，計(jì)算出與bbu單元最多能直連hub單元的數(shù)量為6個。
24.實(shí)例3，在n1/b1頻段，支持nr30mhz/lte20mhz，選擇9.8304gbps作為bbu單元到hub單元的前傳速率，依據(jù)上述實(shí)例1和實(shí)例2的算法，上行路鏈可以分12個獨(dú)立的時隙，與bbu單元直連最大的hub單元數(shù)量為12個，在1:64分光比情況下，大部分場景onu單元的連接數(shù)量占二級分光總端口數(shù)量的60%~70%，所以二級分光器后富余的端口（即沒有使用來連接onu單元的端口）是可以支持12個的hub單元直連bbu單元的。但考慮二級分光器一般只有8個，所以建議與bbu單元直連hub單元的數(shù)量最大不超過8個，那在12個獨(dú)立時隙的情況下，可以有4個hub單元分配兩個時隙，另外4個hub單元分配一個時隙，一個hub單元分配更多時隙也是可以靈活處理的；分配兩個時隙的hub單元，上行可以傳輸兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，可以支持2r上行，使上行業(yè)務(wù)帶寬加倍或者增加上行分集接收功能。實(shí)例1和實(shí)例2，也可以通過減少與bbu直連的hub數(shù)量，使其中一些hub上行可以分配兩個時隙或更多時隙。
25.如圖5所示：在一些場景，比如不方便給hub供電的情況下，本發(fā)明的4g5g無線信號的前傳方法還可以只采用兩級架構(gòu)，由bbu、ru單元兩個有源網(wǎng)元組成，如圖5所示；bbu單元與olt設(shè)備共址，ru單元與onu單元共址，可以省去二級分光位置處的hub單元，可以省去hub單元的供電。ru單元與onu單元使用波分來進(jìn)行分光。在olt設(shè)備與onu單元之間光衰減量足夠的情況下，也可以增加bbu單元與ru單元之間的前傳波長，增加一個上行前傳波長就可以使支持的ru單元數(shù)量翻倍，如圖6所示；進(jìn)一步，考慮ru單元和onu單元能一對一配置，上行帶寬減半或者上行使用的子載波數(shù)減半，還可以使圖6所支持的ru單元數(shù)加倍。
26.如圖6所示：基于pon網(wǎng)絡(luò)兩級架構(gòu)無線信號覆蓋
???
兩個上行波長。
27.實(shí)例4，在兩級架構(gòu)情況下，由bbu、ru單元兩個有源網(wǎng)元組成，如圖5和6所示。在n1/b1頻段，支持nr30mhz/lte20mhz，選擇9.8304gbps作為bbu單元到ru單元的前傳速率，基于前述算法，上行可以分12個獨(dú)立的時隙，與bbu單元直連最大的ru單元數(shù)為12個，如圖5所示。如果再增加一個上行波長，即ru單元增加一個發(fā)射激光器，bbu單元增加一個同波長接收激光器，使用同樣的時分傳輸模式，ru單元數(shù)量還可以增加12個，如圖6所示，那么與bbu單元直連最大的ru單元數(shù)可以支持到24個?？紤]ru單元和onu單元能一對一配置，上行帶寬減半或者上行使用的子載波數(shù)減半，那么如圖6所示情況所支持ru單元數(shù)量還可以加倍，與bbu直連最大的ru單元數(shù)可以支持到48個，在現(xiàn)有實(shí)際寬帶組網(wǎng)中，基本滿足ru單元和onu
單元一對一配置。
28.這樣，定義：前傳帶寬：bwth，ru上行帶寬：bwru，直連數(shù)量：nth,有如下計(jì)算公式：當(dāng)0≤bwth
÷
bwru-int(bwth
÷
bwru)《1%，nth=int(bwth
÷
bwru)-1；當(dāng)bwth
÷
bwru-int(bwth
÷
bwru)≥1%，nth=int(bwth
÷
bwru)。
29.本發(fā)明的ru可以支持n1頻段4t2r、4t1r、2t2r、2t1r等應(yīng)用，也可以支持n1頻段4t4r應(yīng)用，或者n1頻段2t2r加n78頻段2t2r等應(yīng)用；4g/5g的應(yīng)用， bbu單元可支持多個小區(qū)的4g和多個小區(qū)的5g，每個bbu單元都對外支持1~16個光接口，既可以支持綁定多個pon口，也可以再引入其他4g和5g信源到本bbu來集中分發(fā)處理。對于上述實(shí)例2，與一個pon口綁定的bbu端口可以支持6個獨(dú)立的上行時隙，如果每個4g小區(qū)和每個5g小區(qū)都支持2t2r，那么這里最多可以支持3個小區(qū)的4g 2t2r和3個小區(qū)的5g 2t2r。如果每個ru單元都支持2r（兩天線分集或兩個獨(dú)立的上行信號流），那么這里最多可以支持96個2t2r的ru單元；如果每個ru單元都僅支持1r，那么這里最多可以支持192個2t1r的ru單元。這種ru單元支持能力可能是對應(yīng)pon下面實(shí)際onu單元數(shù)量的2倍（2t2r）或4倍（2t1r），那么可以把這些小區(qū)再綁定到另外的pon口，可以再綁一個pon口（2t2r應(yīng)用）或再綁3個pon口（2t1r應(yīng)用）。對于別墅覆蓋場景或者一些企業(yè)覆蓋場景或者其他fttr場景，一個onu單元下面可能需要多個ru單元延伸覆蓋，也是完全適用的。上述兩個2t2r的5g小區(qū)可以合并成一個4t4r的小區(qū)，也可以支持更大流量需求應(yīng)用的4t4r的ru單元。
30.本發(fā)明的4g/5g bbu單元可支持多個時分cpri接口，可綁定多個pon口，基于bbu-ru的兩級組網(wǎng)架構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)每個pon口下面較少用戶的快速靈活的按需覆蓋。隨著pon口下面無線用戶的增多，可以再增加hub，覆蓋pon口下的更多用戶。這種bbu-ru的兩級組網(wǎng)架構(gòu)和bbu-hub-ru單元三級組網(wǎng)架構(gòu)的組合應(yīng)用，也適合住宅小區(qū)/公寓和寫字樓的綜合覆蓋。
31.本發(fā)明嚴(yán)格控制在原有olt到onu單元之間引入的鏈路光衰。圖4所示，新增鏈路光衰由bbu側(cè)與hub側(cè)的兩通道wdm模塊和ru單元側(cè)的光分引入，典型損耗2db，最大損耗小于2.5db；hub單元的一側(cè)也可使用光分，總引入光衰可控制在3db以內(nèi)。圖5所示，新增鏈路光衰由bbu側(cè)與ru單元側(cè)的兩通道wdm引入，典型損耗1.2db，最大損耗小于2db；圖6所示，新增鏈路光衰由bbu側(cè)與ru單元側(cè)的三通道wdm引入，典型損耗1.8db，最大損耗小于2.5db。
32.本發(fā)明使用的波長，三級架構(gòu)情況下bbu-hub使用1350/1530，光模塊需支持突發(fā)模式；hub-ru單元可使用1330/1550或1370/1550。兩級架構(gòu)情況下bbu-ru使用1350/1530，光模塊需支持突發(fā)模式。
33.以下為了描述簡潔，以上述實(shí)例2應(yīng)用為例，如圖4所示。
34.本發(fā)明的方法主要步驟包括：bbu單元通過olt設(shè)備所在機(jī)房的ipran資源進(jìn)行回傳，建立與核心網(wǎng)的連接；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)bbu單元基帶處理并通過其前傳接口的光信號與olt設(shè)備pon口的光信號經(jīng)wdm波分合路后通過兩級分光網(wǎng)絡(luò)傳輸至位于二級分光箱；使用二級分光后的富余光纖直接連接到hub單元的上聯(lián)口，hub單元分發(fā)處理來自bbu單元的基帶信號到hub單元的多個擴(kuò)展光口，hub單元的擴(kuò)展光口與二級分光后的pon信號按需和wdm波分合路，然后通過單根光纖傳輸?shù)接脩糇√幒螅偈褂霉夥致菲鞣殖蓛陕饭庑盘枺謩e給ru單元和onu單元，ru單元把基帶信號變成無線信號從而完成無線信號的覆蓋。
35.本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.入戶單元無須專用4g/5g基帶芯片，實(shí)現(xiàn)4g/5g無線覆蓋的設(shè)備較簡單、功耗較小、成本較低，便于普及推廣；同時需要的核心網(wǎng)絡(luò)參數(shù)少、入戶即插即用，開通及管理維護(hù)的工作量小。
36.2.本發(fā)明的ru單元通過現(xiàn)有技術(shù)的皮線入戶，與現(xiàn)有的寬帶終端安裝使用同一條皮線入戶，不需重新布放線纜，降低了施工難度。
37.3.可充分利用現(xiàn)有pon網(wǎng)絡(luò)，有pon網(wǎng)絡(luò)的地方就可快速實(shí)現(xiàn)4g/5g無線覆蓋，相比4g/5g新建擴(kuò)展型皮站，具有施工快捷簡單，網(wǎng)絡(luò)總體造價低廉。
38.4.本發(fā)明無線信號質(zhì)量優(yōu)質(zhì)且干擾小。
39.5.由于bbu單元直接集成于olt機(jī)房內(nèi)，可以直接使用ipran回傳，相比一體化家庭級或企業(yè)級皮站無須用到安全網(wǎng)關(guān)，不占用寬帶流量。
40.以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。