УСТРОЙСТВО СВЯЗИ ФЕМТОСОТЫ/WLAN
FEMTOCELL/WLAN COMMUNICATION DEVICE

Уровень техники
Настоящее изобретение имеет отношение к связи фемтосоты и сети WLAN.
В сотовой беспроводной связи фемтосота представляет собой часть сотовой сети мобильной связи, сформированную маленькой сотой, имеющей типичный диапазон действия порядка 10 метров и маленькую сотовую базовую станцию. Фемтосота является дополнением к макросоте, имеющей диапазон порядка нескольких километров, к микросоте, обычно имеющей диапазон менее двух километров, и к пикосоте, обычно имеющей диапазон 200 метров или меньше. Ее базовая станция соединена с сетью поставщика услуг через широкополосное соединение (например, DSL или кабель) и поддерживает ограниченное количество активных мобильных терминалов. Фемтосота позволяет поставщикам услуг расширять покрытие обслуживания в закрытом помещении и в областях с ограниченным доступом или без доступа. Известные фемтосоты разработаны для стандарта WCDMA, хотя концепция применима ко всем стандартам, в том числе, например, к сетям GSM, CDMA2000, TD-SCDMA, WiMAX и LTE. Она может использоваться для решения проблемы покрытия и зоны доступа традиционных макросот, микросот и пикосот. Типичная область использования фемтосоты представляет собой сценарий работы в закрытом помещении, например в офисных и жилых зданиях. Базовая станция фемтосоты, также называемая точкой доступа фемтосоты, обычно использует общее Интернет-соединение в качестве обратного соединения, формирующего соединение с опорной сетью. Поскольку покрытие фемтосоты является маленьким, мощность передачи базовой станции фемтосоты относительна низка, обычно менее 100 мВт.
Потребность в услугах высокоскоростной беспроводной связи быстро увеличилась в течение прошлых лет. Основная часть услуг беспроводной связи обеспечивается в области закрытых помещений, такой как офисы, жилые здания и здания университетских городков. Поскольку базовые станции макросот обычно имеют ограниченную пропускную способность и покрытие в таких областях, качество обслуживания может быть в большой степени снижено. Чтобы избежать ухудшения услуг, базовые станции фемтосот развертываются в зданиях, где доступ к макросотам ограничен или отсутствует. Фемтосота рассматривается как многообещающее решение для проблемы покрытия в закрытых помещениях, и использование базовых станций фемтосот становится более распространенным. Однако их сравнительно низкая мощность передачи в некоторых сценариях также является ограничением базовой станции фемтосоты. Вследствие сильного затухания из-за стен и потолка покрытие базовой станции фемтосоты обычно ограничивается одним ярусом и несколькими комнатами. Чтобы покрыть зону обслуживания во всем здании, несколько базовых станций фемтосот должны быть установлены в разнесенных местоположениях.
Для связи в закрытых помещениях сеть WLAN является самой популярной технологией для обеспечения беспроводного доступа для пользователей. Подобно базовым станциям фемтосот, базовые станции WLAN также должны быть размещены в разнесенных местоположениях в здании, чтобы избежать мертвых зон в диапазоне обслуживания. Обычно фемтосота и WLAN совместно располагаются в одной и той же области, чтобы обслуживать разные группы беспроводных пользователей, что может вызвать более высокое потребление энергии, сформировать увеличенные помехи в окружающей среде и увеличить затраты на обратное соединение вследствие обмена большим количеством сигнальных данных.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является обеспечение эффективной концепции для связи фемтосоты и WLAN.
Эта задача соответствующим образом решается посредством предмета независимых пунктов формулы изобретения. Дополнительные формы реализации очевидны из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и фигур.
Изобретение основано на обнаружении того, что эффективная концепция для сотовой беспроводной связи и связи WLAN может быть обеспечена на основе интегрированного устройства связи фемтосоты/WLAN.
В соответствии с первым аспектом изобретение имеет отношение к устройству связи фемтосоты/WLAN для сотовой беспроводной связи и связи WLAN. Устройство связи фемтосоты/WLAN содержит модуль фемтосоты для сотовой беспроводной связи, модуль фемтосоты имеет вход для приема первого электрического входного сигнала и выход для вывода первого электрического выходного сигнала, модуль беспроводной локальной сети (WLAN) для связи WLAN, модуль WLAN имеет вход для приема второго электрического входного сигнала и выход для вывода второго электрического выходного сигнала.
Устройство связи фемтосоты/WLAN дополнительно содержит оптический интерфейс, имеющий первую ветвь преобразования, соединенную с выходом модуля фемтосоты, вторую ветвь преобразования, соединенную с выходом модуля WLAN, третью ветвь преобразования, соединенную с входом модуля фемтосоты, и четвертую ветвь преобразования, соединенную с входом модуля WLAN, причем первая ветвь преобразования выполнена с возможностью преобразовывать первый электрический выходной сигнал модуля фемтосоты в первый оптический выходной сигнал, причем вторая ветвь преобразования выполнена с возможностью преобразовывать второй электрический выходной сигнал модуля WLAN во второй оптический выходной сигнал, причем третья ветвь преобразования выполнена с возможностью преобразовывать первый оптический входной сигнал в первый электрический входной сигнал, и причем четвертая ветвь преобразования выполнена с возможностью преобразовывать второй оптический входной сигнал во второй электрический входной сигнал. Оптический интерфейс имеет общий порт для приема первого оптического входного сигнала и второго оптического входного сигнала и для вывода первого оптического выходного сигнала и второго оптического выходного сигнала.
Устройство связи фемтосоты/WLAN, например, может использовать технологию передачи радиосигналов по волокну, которая дает возможность модулировать свет посредством радиосигнала и передавать модулированный свет по оптоволоконной линии связи к одной или нескольким антеннам. Использование технологии передачи радиосигналов по волокну обеспечивает то преимущество, что аналоговые радиосигналы могут быть переданы через волокно без потребности в аналого-цифровом и цифроаналоговом преобразовании. Однако, в качестве альтернативы, устройство связи фемтосоты/WLAN в соответствии с изобретением также может использовать любые другие цифровые оптические технологии передачи. Радиосигнал, модулирующий свет, может происходить из модуля фемтосоты или из модуля WLAN. Оба модуля присоединены к общему оптическому интерфейсу, который обеспечен для преобразования электрических выходных сигналов соответствующего модуля в модулированные оптические выходные сигналы, которые могут быть переданы на оптоволоконную линию связи к одной или нескольким передающим антеннам. Соответствующим образом, оптический интерфейс принимает оптический сигнал и преобразовывает принятый оптический сигнал в электрический входной сигнал, который затем обеспечивается либо для модуля фемтосоты, либо для беспроводной локальной сети. Для преобразования оптический интерфейс может быть оснащен одним электронно-оптическим преобразователем для преобразования сигналов и от модуля WLAN, и от модуля фемтосоты. В качестве альтернативы, один электронно-оптический преобразователь может быть предусмотрен для сигналов от модуля WLAN, и один электронно-оптический преобразователь может быть предусмотрен для сигналов от модуля фемтосоты.
Устройство связи фемтосоты/WLAN может быть развернуто для обеспечения услуг беспроводной связи в неоднородных беспроводных сетях, состоящих из сетей сотовой связи GSM/UMTS/LTE и WLAN.
В соответствии с первой формой реализации первого аспекта первый электрический выходной сигнал и второй электрический выходной сигнал являются аналоговыми сигналами, первая ветвь преобразования выполнена с возможностью непосредственно преобразовывать первый электрический выходной сигнал в первый оптический выходной сигнал, и вторая ветвь преобразования выполнена с возможностью непосредственно преобразовывать второй электрический выходной сигнал во второй оптический выходной сигнал.
В соответствии со второй формой реализации первого аспекта первый электрический входной сигнал и второй электрический входной сигнал являются аналоговыми сигналами, и третья ветвь преобразования выполнена с возможностью непосредственно преобразовывать первый оптический входной сигнал в первый электрический входной сигнал, и четвертая ветвь преобразования выполнена с возможностью непосредственно преобразовывать второй оптический входной сигнал во второй электрический входной сигнал.
В соответствии с первой и второй формами реализации первого аспекта электронно-оптическое преобразование выполняется на основе аналоговых сигналов. Таким образом, можно избежать дополнительных аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей.
В соответствии с третьей формой реализации первого аспекта первая ветвь преобразования и вторая ветвь преобразования содержат общий электронно-оптический преобразователь, и третья ветвь преобразования и четвертая ветвь преобразования содержат один общий оптическо-электронный преобразователь.
В соответствии с четвертой формой реализации первого аспекта оптический интерфейс содержит один направленный разветвитель, присоединяющий первую ветвь преобразования, вторую ветвь преобразования, третью ветвь преобразования и четвертую ветвь преобразования к общему порту. Такая четвертая форма реализации может успешно использоваться с лишь одним оптоволокном для обоих направлений передачи. Однако технология передачи для двунаправленной передачи может быть более сложной.
В соответствии с пятой формой реализации первого аспекта оптический интерфейс содержит первый разветвитель для присоединения первой ветви преобразования и второй ветви преобразования к первому оптоволокну, и второй разветвитель для присоединения третьей ветви преобразования и четвертой ветви преобразования ко второму оптоволокну. Тогда, по сравнению с четвертой формой реализации, пятая реализация в качестве альтернативы использует отдельные оптоволоконные линии для сигналов нисходящей линии связи и восходящей линии связи. Таким образом, вместо одного разветвителя в соответствии с четвертой формой реализацией могут быть предусмотрены два разветвителя для соединения с оптоволокном. Такая пятая форма реализации может успешно использоваться с менее сложной технологией передачи. Однако она может требовать одно оптоволокно для каждого направления передачи.
В соответствии с шестой формой реализации первого аспекта модуль фемтосоты выполнен с возможностью, осуществлять связь на основе по меньшей мере одной из следующих технологий связи: UMTS (Универсальная система мобильной связи), в частности, UMTS HSXPA, и LTE (Проект долгосрочного развития).
В соответствии с седьмой формой реализации первого аспекта модуль фемтосоты представляет собой базовую станцию фемтосоты, и модуль WLAN представляет собой базовую станцию WLAN. Базовая станция фемтосоты и базовая станция WLAN интегрированы в одном устройстве связи. Для базовой станции WLAN возможный полный диапазон частот, например, может составлять от 2,4 ГГц до 5 ГГц. Для базовой станции фемтосоты возможный полный диапазон частот, например, может составлять от 400 МГц до 2,7 ГГц. Предпочтительный диапазон частот может составлять 2,4 ГГц для базовой станции WLAN, и для базовой станции фемтосоты, работающей в соответствии с технологией UMTS, диапазон может составлять, например, 2,1 ГГЦ. Для каждой из этих двух технологий предпочтительные примеры возможного полного диапазона составляют 2,4/2,1 ГГц соответственно.
Предпочтительно диапазоны частот базовых станций обеих технологий должны быть достаточно близкими друг к другу для использования одной и той же частоты, с тем чтобы для обеих станций могла применяться одна антенна. Безусловно, предпочтительный диапазон зависит от технологии фильтра и технологии антенны. В случае слишком большого различия между диапазонами частот для беспроводной сотовой технологии и технологии WLAN потребуется антенный модуль, имеющий разные антенны.
В соответствии с восьмой формой реализации первого аспекта общий порт может быть соединен с оптоволокном. В частности, общий порт формирует оптический вход/выход устройства связи фемтосоты/WLAN.
В соответствии с девятой формой реализации первого аспекта устройство связи фемтосоты/WLAN дополнительно содержит общий сетевой порт, присоединенный к сетевому входу модуля фемтосоты и к сетевому входу модуля WLAN для сетевой связи, например связи Ethernet.
В соответствии с десятой формой реализации первого аспекта устройство связи фемтосоты/WLAN выполнено с возможностью осуществлять связь по оптоволокну на основе технологии передачи радиосигналов по волокну.
В соответствии со вторым аспектом изобретение имеет отношение к способу связи фемтосоты/WLAN для связи фемтосоты/WLAN с использованием модуля фемтосоты для связи фемтосоты и модуля беспроводной локальной сети (модуля WLAN) для связи WLAN, модуль фемтосоты имеет вход для приема первого электрического входного сигнала и выход для вывода первого электрического выходного сигнала, модуль WLAN имеет вход для приема второго электрического входного сигнала и выход для вывода второго электрического выходного сигнала, и оптический интерфейс имеет первую ветвь преобразования, соединенную с выходом модуля фемтосоты, вторую ветвь преобразования, соединенную с выходом модуля WLAN, третью ветвь преобразования, соединенную с входом модуля фемтосоты, и четвертую ветвь преобразования, соединенную с входом модуля WLAN. Способ содержит этапы, на которых преобразовывают первый электрический выходной сигнал модуля фемтосоты в первый оптический выходной сигнал посредством первой ветви преобразования, преобразовывают второй электрический выходной сигнал модуля WLAN во второй оптический выходной сигнал посредством второй ветви преобразования, выводят первый оптический выходной сигнал и второй оптический выходной сигнала на общем порту, принимают первый оптический входной сигнал и второй оптический входной сигнал на общем порту, преобразовывают первый оптический входной сигнал в первый электрический входной сигнал посредством третьей ветви преобразования и преобразовывают второй оптический входной сигнал во второй электрический входной сигнал посредством четвертой ветви преобразования.
Дополнительные этапы способа могут быть непосредственно получены на основе функциональности устройства связи фемтосоты/WLAN первого аспекта.
Краткое описание чертежей
Дополнительные варианты осуществления изобретения будут описаны относительно следующих фигур, на которых:
Фиг. 1 показывает блок-схему устройства связи фемтосоты/WLAN в соответствии с формой реализации;
Фиг. 2 показывает блок-схему системы связи фемтосоты/WLAN в соответствии с формой реализации; и
Фиг. 3 показывает схему способа связи фемтосоты/WLAN в соответствии с формой реализации.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Фиг. 1 показывает блок-схему устройства 100 связи фемтосоты/WLAN в соответствии с формой реализации. Устройство 100 связи фемтосоты/WLAN содержит модуль 101 фемтосоты для связи с помощью фемтосоты. Модуль фемтосоты содержит вход 103 для приема первого электрического входного сигнала и выход 105 для вывода первого электрического выходного сигнала. Модуль фемтосоты дополнительно содержит сетевой порт 107 для приема сетевых сигналов, например, из сети Ethernet. В соответствии с формой реализации модуль 101 фемтосоты является базовой станцией фемтосоты.
Устройство 100 связи фемтосоты/WLAN дополнительно содержит модуль 109 WLAN, имеющий вход 111 для приема второго электрического входного сигнала и имеющий выход 113 для вывода второго электрического выходного сигнала. В соответствии с формой реализации модуль 109 WLAN является базовой станцией WLAN.
Устройство 100 связи фемтосоты/WLAN дополнительно содержит оптический интерфейс 115 с первой ветвью 117 преобразования, соединенной с выходом 105 модуля 101 фемтосоты, и второй ветвью 119 преобразования, соединенной с выходом 113 модуля 109 WLAN. Оптический интерфейс 115 дополнительно содержит третью ветвь 121 преобразования, соединенную с входом 103 модуля 101 фемтосоты, и четвертую ветвь 123 преобразования, соединенную с входом 111 модуля 109 WLAN.
В соответствии с формой реализации первая ветвь 117 преобразования и вторая ветвь 119 преобразования совместно используют общий электронно-оптический преобразователь 125. Однако первая ветвь 117 преобразования и вторая 119 ветвь преобразования могут соответственно быть оборудованы собственным электронно-оптическим преобразователем.
Соответственно, третья ветвь 121 преобразования и четвертая ветвь 123 преобразования совместно используют общий оптическо-электронный преобразователь 127. Однако третья ветвь 121 преобразования и четвертая ветвь 123 преобразования могут соответственно быть оборудованы собственным оптическо-электронным преобразователем.
В соответствии с формой реализации электронно-оптический преобразователь 125 имеет выход 129, соединенный с входом направленного разветвителя 131. Соответственно, оптическо-электронный преобразователь 127 имеет вход 133, соединенный с выходом направленного разветвителя 131.
В соответствии с альтернативной формой реализации два параллельных волокна могут использоваться для передачи/приема сигналов восходящей/нисходящей линии связи отдельно. Таким образом, направленный разветвитель 131 может быть опущен. В этом случае для электрической связи с модулями 101, 109 вместо использования единственного кабеля может использоваться, например, оптический кабель с витой парой.
Устройство связи 100 фемтосоты/WLAN дополнительно содержит общий порт 135 для приема соответствующего оптического входного сигнала и для вывода соответствующего выходного сигнала. Общий порт 135 предусмотрен для соединения устройства 100 связи фемтосоты/WLAN с оптоволокном, которое не показано на фиг. 1.
Необязательно соответствующая электрическая ветвь 117-123 содержит усилитель 137 мощности для однонаправленного перенаправления электрических выходных сигналов к электронно-оптическому преобразователю 125 и для однонаправленного перенаправления электрических входных сигналов от оптическо-электронного преобразователя 127 к соответствующему входу соответствующего модуля 101, 109.
В соответствии с формой реализации модуль 109 WLAN содержит сетевой вход 114. Сетевые порты 107 и 114 соединены с общим сетевым портом 138, например портом сети Ethernet.
В соответствии с формой реализации, как показано на фиг. 1, модуль 101 фемтосоты и модуль 109 WLAN интегрированы в устройство 100 связи фемтосоты/WLAN.
В соответствии с формой реализации устройство 100 связи фемтосоты/WLAN может иметь антенну, которая может использоваться для передачи радиосигналов, в частности, параллельно с оптическим сигналом, передаваемым по оптическому волокну.
Выходные сигналы, то есть сигналы передачи, и входные сигналы, то есть сигналы приема, устройства 100 связи фемтосоты/WLAN обеспечиваются через общий порт 135 и могут быть переданы от модуля 101 фемтосоты и модуля 109 WLAN через оптоволокно на удаленные антенны, которые могут быть расположены в разнесенных частях здания. В соответствии с некоторыми формами реализации оптоволокно и удаленные антенны совместно используются модулем 101 фемтосоты и модулем 109 WLAN, чтобы обеспечить расширенное покрытие модуля 101 фемтосоты 101 и модуля 109 WLAN для всего здания.
Фиг. 2 показывает блок-схему системы связи в закрытом помещении в соответствии с формой реализации. Система связи в закрытом помещении содержит устройство 100 связи фемтосоты/WLAN, изображенное на фиг. 1. Выход 135 общего порта соединен с оптоволокном 140. Оптоволокно 140 соединено с оптическим разделителем 139, имеющим множество выходов, каждый из которых соединен с соответствующим оптоволокном 141, 143 и 145. Каждое оптоволокно 141-145 соединено через соответствующий удаленный антенный блок 147, 149 и 151 с соответствующей антенной 153, 155 и 157 из множества удаленных антенн. Каждый удаленный антенный блок 147, 149, 151 содержит направленный разветвитель 159, соединенный с соответствующим оптоволокном 141, 143 и 145, оптическо-электронный преобразователь 161 для преобразования оптических входных сигналов в электрические входные сигналы, электронно-оптический преобразователь 163 для преобразования электрических выходных сигналов, то есть сигналов передачи в оптические выходные сигналы, и фильтр 165 передачи/приема (RX/TX), непосредственно соединенный с оптическо-электронным преобразователем 161 и с электронно-оптическим преобразователем 163. Фильтры 165 приема/передачи (RX/TX) обеспечены для отделения ветви передачи от ветви приема. Как показано на фиг. 1 и 2, аналоговые сигналы могут быть легко преобразованы. Каждый фильтр 165 приема/передачи (RX/TX) соединен с соответствующей антенной 153, 155, 157.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 устройство 100 связи фемтосоты/WLAN может быть соединено с распределенными удаленными антеннами с использованием технологии радиосвязи по волокну. В направлении нисходящей линии связи выходной сигнал, то есть сигнал передачи от модуля 101, 109 фемтосоты/WLAN преобразовывается в оптический выходной сигнал и испускается в волокно. После оптического разделителя 139 этот же сигнал передается ко всем удаленным антенным блокам 143, 145, 147. В соответствующем удаленном антенном блоке 143, 145, 147 соответствующий оптический сигнал преобразовывается обратно в электрический сигнал, который передается соответствующей антенной 153, 155, 157. В соответствии с некоторыми формами реализации в удаленном антенном блоке 143, 145, 147 не требуется никакой дополнительный усилитель мощности. Таким образом, мощность сигнала обеспечивается непосредственно через радиосвязь по волокну. Все удаленные антенны 153, 155, 157, например, могут иметь одинаковый уровень мощности передачи, который определен уровнем выходной мощности модуля 101, 109 фемтосоты/WLAN.
В направлении восходящей линии связи принятый сигнал в удаленной антенне 153, 155, 157 передается модулю 101, 109 фемтосоты/WLAN в обращенном процессе.
И модуль 101 фемтосоты, и модуль 109 WLAN могут одновременно использовать распределенную систему антенн, содержащую волокно и удаленные антенные блоки 143, 145, 147. В соответствии с формой реализации удаленные антенные блоки 143, 145, 147 не требуют дополнительного электропитания. Поскольку, в особенности в сценарии работы в закрытом помещении, расстояние между модулем 101, 109 фемтосоты/WLAN и удаленными антеннами 153, 155, 157 составляет менее ста метров, затухание, вызванное оптоволокном, является довольно низким. Следовательно, уровень мощности передачи, например, 20-100 мВт может быть достигнут без дополнительных усилителей мощности в удаленных антенных блоках 143, 145, 147.
В соответствии с некоторыми формами реализации, если терминал пользователя поддерживает и соединение фемтосоты, и соединение WLAN, возможно без заметных переходов переключаться между службой фемтосоты (например, UMTS HSXPA) и службой WLAN.
В соответствии с некоторыми формам реализации удаленные антенны 153, 155, 157 размещены в разных местоположения, но могут, например, иметь перекрывающееся покрытие.
В соответствии с некоторыми формами реализации сокращена избыточность множественных установок базовых станций фемтосоты и базовых станций WLAN. Таким образом, потребление энергии и требование к обратному соединению являются более низкими, что экономит операционные затраты для служб беспроводной связи. Кроме того, сокращена мощность передачи.
Фиг. 3 показывает схему способа для связи фемтосоты/WLAN в соответствии с формой реализации. Способ, изображенный на фиг. 3, развертывает устройство связи фемтосоты/WLAN, показанное на фиг. 1. Кроме того, способ содержит упомянутые этапы преобразования 301 первого электрического выходного сигнала модуля фемтосоты в первый оптический выходной сигнал посредством второй ветви преобразования, преобразование 303 второго электрического выходного сигнала модуля WLAN во второй оптический выходной сигнал посредством второй ветви преобразования, вывод 305 первого оптического выходного сигнала и второго оптического выходного сигнала на общий порт, прием 307 первого оптического входного сигнала и второго оптического входного сигнала через общий порт, преобразование 309 первого оптического входного сигнала в первый электрический входной сигнал посредством третьей второй ветви преобразования и преобразование 311 второго оптического входного сигнала во второй электрический входной сигнал посредством четвертой ветви преобразования.
Дополнительные этапы способа, изображенного на фиг. 3, могут быть непосредственно получены на основе функциональности описанных здесь устройства и/или системы связи фемтосоты/WLAN.