動態(tài)可重構(gòu)的智能光載無線接入技術(shù)（一）

1 新型網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

要實現(xiàn)智能化的光載無線網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計一個好的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是首先需要考慮的問題。結(jié)合目前世界范圍內(nèi)主流網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)點并規(guī)避其不足，我們提出了如圖1 所示的光纖無線電（RoF）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

該架構(gòu)分為3 層，由下往上依次為分布式無線接入層、光交換層和集總基站池。

針對大范圍低成本W(wǎng)i-Fi 覆蓋的應(yīng)用需求，以及智能家庭中吉比特高清視頻等高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的接入需求，我們將上述的通用型智能光載無線網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)具體化，提出了兩種具有特定適用范圍的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

1.1 面向?qū)拵Ы尤肱c泛在感知應(yīng)用的分布式光載Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計及鏈路實現(xiàn)

物聯(lián)網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)包括3 層，即感知層、傳送層和應(yīng)用層［2］。本文提出一種基于光載Wi-Fi 異構(gòu)結(jié)構(gòu)的傳送層網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2 所示。

基于光載Wi-Fi 的ROF 鏈路結(jié)構(gòu)如圖3 所示，我們運用基于粗波分復(fù)用（CWDM） 方式的模擬直調(diào)ROF 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，經(jīng)過模擬直調(diào)后，不同波長的光經(jīng)過CWDM 器件復(fù)用到一根光纖中傳輸，光纖另一端由另一個進行解復(fù)用，光信號被分配到各個遠端天線單元（RAU） 中，由光電探測器恢復(fù)出射頻信號，經(jīng)放大后由天線發(fā)射出去實現(xiàn)無線覆蓋。通過雙向的鏈路完成可以滿足寬帶無線接入的應(yīng)用需求。該透明結(jié)構(gòu)易于升級，在少量硬件改造的情況下就可以滿足3G 等其他無線標(biāo)準(zhǔn)信號的傳輸［3］。

1.2 面向樓內(nèi)多業(yè)務(wù)融合接入的多頻段動態(tài)可控ROF 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計及鏈路實現(xiàn)

圖4 是2.4 GHz 頻段和60 GHz 頻段樓內(nèi)多業(yè)務(wù)融合接入的ROF 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖。在以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU） 處，一個額外的智能駐地網(wǎng)關(guān)（IGR） 被用來實現(xiàn)基帶信號到2.4 GHz 和60 GHz 的上變頻，以及射頻資源的管控和調(diào)度，并利用室內(nèi)光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸。為了解決上行過程中的成本和技術(shù)難題，又考慮到上行業(yè)務(wù)如視頻點播（VOD）一般并不需要特別高速的傳輸速率，這里通過終端設(shè)計和網(wǎng)關(guān)處理功能，利用相鄰房間的已有Wi-Fi 信號覆蓋來進行吉比特下行業(yè)務(wù)的上行需求。

這樣通過Wi-Fi 分布式天線系統(tǒng)的構(gòu)建和60 GHz 頻段吉比特?zé)o線通信鏈路的建立，就可以為樓內(nèi)各房間用戶提供吉比特?zé)o壓縮高清晰度電視及其點播業(yè)務(wù)，Wi-Fi 信號的寬帶接入和健康監(jiān)測、視頻監(jiān)控和環(huán)境監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，從而實現(xiàn)智能泛在家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

圖5 是樓內(nèi)多業(yè)務(wù)融合的動態(tài)可控ROF 網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路。在ONU 和智能駐地網(wǎng)關(guān)（IRG） 內(nèi)部，Internet 里的吉比特HDTV 業(yè)務(wù)源經(jīng)過EPON 的以有線方式提供給樓內(nèi)用戶，為了支持無線接入方式，利用變換接口將以太網(wǎng)并行數(shù)據(jù)以串行不歸零碼的方式調(diào)制到直調(diào)激光器發(fā)出的連續(xù)光載波上，然后利用馬赫- 曾得爾調(diào)制器（MZM） 產(chǎn)生毫米波并通過毫米波天線發(fā)射出去。

在接收端利用接收天線將毫米波信號接收下來并進行功率放大，利用自混頻的方式