動態(tài)可重構的智能光載無線接入技術（一）

1 新型網絡體系結構

要實現(xiàn)智能化的光載無線網絡，設計一個好的網絡體系結構是首先需要考慮的問題。結合目前世界范圍內主流網絡架構的優(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）網絡架構。

該架構分為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Wi-Fi 覆蓋的應用需求，以及智能家庭中吉比特高清視頻等高數據業(yè)務的接入需求，我們將上述的通用型智能光載無線網絡體系架構具體化，提出了兩種具有特定適用范圍的網絡架構

1.1 面向寬帶接入與泛在感知應用的分布式光載Wi-Fi 網絡架構設計及鏈路實現(xiàn)

物聯(lián)網的典型結構包括3 層，即感知層、傳送層和應用層［2］。本文提出一種基于光載Wi-Fi 異構結構的傳送層網絡，其網絡架構如圖2 所示。

基于光載Wi-Fi 的ROF 鏈路結構如圖3 所示，我們運用基于粗波分復用（CWDM） 方式的模擬直調ROF 網絡架構，經過模擬直調后，不同波長的光經過CWDM 器件復用到一根光纖中傳輸，光纖另一端由另一個進行解復用，光信號被分配到各個遠端天線單元（RAU） 中，由光電探測器恢復出射頻信號，經放大后由天線發(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用需求。該透明結構易于升級，在少量硬件改造的情況下就可以滿足3G 等其他無線標準信號的傳輸［3］。

1.2 面向樓內多業(yè)務融合接入的多頻段動態(tài)可控ROF 網絡架構設計及鏈路實現(xiàn)

圖4 是2.4 GHz 頻段和60 GHz 頻段樓內多業(yè)務融合接入的ROF 網絡架構圖。在以太網無源光網絡的光網絡單元（ONU） 處，一個額外的智能駐地網關（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度，并利用室內光纖網絡傳輸。為了解決上行過程中的成本和技術難題，又考慮到上行業(yè)務如視頻點播（VOD）一般并不需要特別高速的傳輸速率，這里通過終端設計和網關處理功能，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)務的上行需求。

這樣通過Wi-Fi 分布式天線系統(tǒng)的構建和60 GHz 頻段吉比特無線通信鏈路的建立，就可以為樓內各房間用戶提供吉比特無壓縮高清晰度電視及其點播業(yè)務，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)網業(yè)務，從而實現(xiàn)智能泛在家庭網絡的構建。

圖5 是樓內多業(yè)務融合的動態(tài)可控ROF 網絡的傳輸鏈路。在ONU 和智能駐地網關（IRG） 內部，Internet 里的吉比特HDTV 業(yè)務源經過EPON 的以有線方式提供給樓內用戶，為了支持無線接入方式，利用變換接口將以太網并行數據以串行不歸零碼的方式調制到直調激光器發(fā)出的連續(xù)光載波上，然后利用馬赫- 曾得爾調制器（MZM） 產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