[发明专利]智能光载无线系统中的多通道微波资源调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及智能光载无线系统中的一种多通道微波资源调度方法，尤其涉及60GHz毫米波RoF系统的WALN网络的频分与时分结合的MAC层协议的设计，以及RoF系统中的光波与微波资源的联合调度方案。

背景技术

光载无线(RoF，Radio over Fiber)技术结合了光纤和高频无线电波传输的特点，实现了大容量、低成本的射频信号有线传输和大带宽无线接入。RoF系统一般包含三个部分：中心站(CO，Central Office)、光纤链路和基站(BS，Base Station)。因为RoF的基站结构简单，也被称为远端天线单元(RAU，Remote Antenna Unit)。

RoF通信系统将基站的复杂的信号和逻辑处理移到了中心站，用光纤透明的传送射频信号，从而使基站成为简单的光信号与射频信号的转发单元。一方面，简化的基站设计减小了能耗，降低了成本；另一方面，由于各种无线服务可以透明的在中心站集中处理，中心站可以动态的调配资源，实现资源的高效利用。

光无线宽带接入网络按照RF(Radio Frequency)载频分为两类：微波(频率一般在10GHz以下)和毫米波(MMW)。微波系统主要用于支持现有的无线信号分发，例如2/3/4G，WiFi信号，以及将来的超宽带UWB(Ultra-wideband)，认知无线电系统；毫米波系统主要用于某些特定的区域的宽带通信的无线信号覆盖，如医院，办公楼，机场。

随着毫米波技术的迅速发展，60GHz频段的已经成为了宽带无线数据传输的主要的备选技术之一。60GHz的毫米波将把无线数据传输速率推进到Gbit/s级别，同时该频段无需授权使用，芯片体积小，易于集成。本专利申请主要针对毫米波RoF系统的无线局域网络WLAN(Wireless Local Area Networks)应用。

一些基于60GHz毫米波通信的RoF技术已经开始走向商用，其主要的应用驱动在于大带宽的高清电视HDTV信号的传输。现有的60GHz无线通信技术主要应用在无线个人域网络WPAN(Wireless Personal Area Network)当中，其相关的标准主要有IEEE 802.11ad，IEEE802.15.3c，WirelessHD和WiGig协议。针对多用户应用的WLAN网络的60GHz的毫米波技术应用目前还处于起步阶段。

一个典型的RoF的网络架构包含一个中心站和多个基站。为了节省光纤，中心站和基站之间网络拓扑一般是树状结构，或者是环状结构。星型结构虽然比较简单，但是由于成本问题，一般应用在距离较短的光纤连接中。在RoF的网络架构中，波分复用WDM技术被广泛的应用，该技术可以通过一根光纤为每个基站提供独立的波长通道。这些基站可以连接到不同类型的终端中，从而实现泛在接入。

目前的RoF网络架构中的波长分配策略主要以静态分配为主，即每一个RAU被分配一个专用的波长。这样，该RAU就可以使用一个简单的滤波器件来得到中心站发给它的数据。在这种机制中，可用的波长的数目至少要等于RAU的数目。

静态配置的RoF网络架构结构简单，易于实现，但是每个基站会被分配固定的波长，无法实现动态的资源调配。

在RoF网络中，由于载频的提高，基站越来越小，数目越来越多，每个基站能够提供的接入带宽越来越大，同时各个基站之间的流量分配可能非常不平均。因此，在这种新的网络环境下，有必要构建一个动态可重构的，可以实现微波光波资源联合调度的智能的网络架构。在这种网络架构中，可以实现用较少的波长满足较多的基站的接入请求。

智能光载无线系统中资源的高效利用既包含了光波部分的资源调度，也包括了微波部分的资源调度。目前，在光波部分，实现动态的波长调度的方案主要有两种：一种是在CO和各个基站之间设置一个光交叉连接器OXC来进行波长调度；另一种是在每个RAU上部署可调谐光滤波器，使得在中心站的控制之下每个RAU可以动态的选择波长。

光波资源的调配发生在中心站与基站之间，微波资源的调配发生在基站与用户端之间。这些用户端在WLAN网络中又被称为移动终端MT(Mobile Terminal)。

在一个多用户的接入网络中，各个终端有效合理的共享链路资源需要MAC层协议的协调。MAC层协议需要考虑如何将有限的链路资源分配给多个终端，使各个终端能有效且公平的共享带宽，以提高系统的吞吐量和降低延时。