CN106375884A - 一种GPON上行的Nanocell设备及其实现方法 - Google Patents

一种GPON上行的Nanocell设备及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种GPON上行的Nanocell设备及其实现方法，GPON上行的Nanocell设备包括：GPON模块，通过ODN网络与GPON OLT相连，上连至EMS和ITMS***，EMS***通过OMCI协议进行光链路数据的配置和管理，ITMS***通过TR069协议进行WAN口数据业务的配置和管理，GPON模块建立了GPON上行的Nanocell设备和GPON OLT，GPON OLT与以太网之间建立服务连接；Nanocell基本功能模块，由实现Nanocell设备无线接入功能的基带处理器单元、以太网交换单元、WIFI单元、SIM卡单元、GPS同步单元、1588同步单元、时钟单元和LTE射频单元组成。本发明克服了LTE宏基站室内移动通信质量差、易掉线等缺陷，节约了网络部署成本。

Description

一种GPON上行的Nanocell设备及其实现方法
技术领域
本发明涉及光接入网、LTE移动通信领域，具体涉及一种GPON上行的Nanocell设备及其实现方法。
背景技术
一方面，传统的一体化小站主要采用两种方式，一种方式是千兆以太网电口，需要点对点部署五类线才能完成传输，需要消耗大量的铜线资源，随着国际铜价的不断走高，五类线也水涨船高，成本越来越高，而且受限传输速率和距离的问题，远远无法满足目前移动业务的不断发展需求；另一种方式的千兆以太网光口，需要点对点部署双纤才能完成传输，随着基站部署越来越密集，对于光缆资源的需求越来越大，现有光缆资源有消耗殆尽的趋势，新的光缆的放装也变得越来越困难。
PON(Passive Optical Network，无源光网络)技术是一种点对多点的技术，被认为是未来FTTH(Fiber To The Home，光纤到户)时代的终极解决方案，传统的PON技术分为EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)和GPON(Gigabit-CapablePON，吉比特以太网无源光网络)，相对于EPON仅可以提供上行带宽1G、下行带宽1G、标准分光比为1：32的服务，GPON可以提供上行带宽1.25G、下行带宽2.5G、标准分光比为1:128的服务。随着技术的发展和业务量的增加，人们对于视频点播、网络游戏和交互式IPTV(Interactive Personal TV，个性化互动电视)的要求越来越高，GPON在高带宽和大分光比两个方面的技术优势更为明显，已经成为主流的FTTH接入技术。
另一方面，随着全球LTE时代的来临，各种高速无线应用正在不断地改变人类的生活方式，大众攫取信息的模式发生了根本性的改变，随时随地沟通咨询正在成为可能。LTE技术赋予信息时代的主要特性就是大量数据业务的产生，将互联网业务有效地延伸到了移动通信领域，将手持终端打造成了信息交汇的舞台。据相关调研机构的调查结果称，70％的LTE业务发生在室内环境，因此室内无线覆盖的好坏决定了用户的业务使用感知，而目前LTE宏基站室内移动通信质量较差、易掉线。
综上所述，现有技术存在以下缺点：1、传统点对点五类线或者双纤接入消耗大量线缆资源、成本高、施工难度大和建设周期长；2、LTE宏基站室内移动通信质量较差、易掉线。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是解决传统点对点五类线或者双纤接入消耗大量线缆资源、成本高、施工难度大和建设周期长；LTE宏基站室内移动通信质量较差、易掉线的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种GPON上行的Nanocell设备，包括实现GPON上行功能的GPON模块和实现LTE无线接入功能的Nanocell基本功能模块，
GPON模块通过ODN网络与GPON OLT相连，并上连至EMS***和ITMS***，EMS***通过OMCI协议进行光链路数据的配置和管理，ITMS***通过TR069协议进行WAN口数据业务的配置和管理，GPON模块建立了GPON上行的Nanocell设备和GPON OLT，GPON OLT与以太网之间建立服务连接，使得Nanocell设备和运营支持***之间无线回传网络的数据通道建立成功；
Nanocell基本功能模块由实现Nanocell设备无线接入功能的基带处理器单元、以太网交换单元、WIFI单元、SIM卡单元、GPS同步单元、1588同步单元、时钟单元和LTE射频单元组成。
在上述技术方案中，所述GPON模块由实现GPON接入的嵌入式SOC芯片、DDR SDRAM、NAND Flash ROM芯片和光模块组成，并通过GE接口实现与所述以太网交换单元的连接。
在上述技术方案中，所述基带处理器单元用于全部基带信号的处理和其他软件功能，并实现对其他单元的控制；
所述以太网交换单元用于用户侧网口扩展以及其他模块和单元的内部互联，通过GE接口连接所述GPON模块，实现Nanocell设备通信数据的上传和下载以及内部数据交换；
所述WIFI单元用于提供2.4GHz或5.8GHz频段的无线通信，实现WIFI业务的接入和WIFI信号覆盖；
所述SIM卡单元实现对Nanocell设备无线接入的鉴权功能和安全身份认证；
所述GPS同步单元实现和外置GPS接收机接口，以便从GPS接收机获取与处理时间和频率同步的信号；
所述1588同步单元实现1588硬件同步，以便实现时间和频率的同步；
所述时钟单元实现基带板的数据信号和射频子板的射频信号共时钟、所述以太网交换单元和1588同步单元同步以及其他单元所需的时钟；
所述LTE射频单元主要支持LTE制式，完成射频收发链路的信号处理，实现通过空中Uu接口与UE相连。
在上述技术方案中，所述GPON模块包括以下功能：OMCI管理功能、TR069远程管理功能、安全功能、本地管理功能、NAT和地址功能、二层交换功能、QoS功能和路由转发功能。
本发明还提供了一种GPON上行的Nanocell设备的实现方法，包括以下步骤：
S1、GPON OLT监测到GPON模块后，EMS***通过OMCI协议建立GPON OLT和GPON模块之间的光链路；
S2、GPON模块发起WAN连接请求，ITMS***响应请求，分别建立管理通道和数据通道的WAN连接；
S3、Nanocell基本功能模块透过GPON模块，通过HeMS***和运营支持***接入到移动核心网，完成Nanocell设备的注册和认证信息的交互；
S4、Nanocell设备通过HeMS***在线更新软件版本，接收HeMS***下发的默认RF参数，并构造扰码列表、相邻小区列表、物理小区ID、位置、路由和服务器信息；
S5、Nanocell设备开启网络监听功能，进入自优化环节，自优化完成后进入待机状态；
S6、进入Nanocell设备覆盖区域的UE，通过用户列表获得授权，并与Nanocell设备建立联系，由Nanocell设备和HeNB GW协同进行无线资源配置，建立主叫和被叫之间的数据业务链路；
S7、呼叫完成后，HeMS***控制Nanocell设备和运营支持***分别释放无线资源，Nanocell设备重新进入待机状态，并返回步骤S5。
在上述技术方案中，所述RF参数包括上下行频率、无线信道带宽、导频参数和发射功率。
在上述技术方案中，S5具体包括以下步骤：
Nanocell设备开启网络监听功能，通过扫描空中Uu接口、接收UE上报的测量报告和与相邻Nanocell设备进行信息交互三种方式，进行周围环境无线参数取样，根据取样结果动态调整自身无线参数配置，达到覆盖率和容量最优化。
本发明基于点对多点GPON接入技术实现光纤接入，集视频通信、数据通信和室内移动通信于一体，为用户提供高带宽、高质量的数据和语音通信服务，其高带宽特性可以满足用户新业务应用，诸如视频点播、网络游戏和交互式IPTV等对带宽越来越高的要求，实现了移动通信固网化，改善了室内LTE覆盖，克服了LTE宏基站室内移动通信质量差、易掉线等缺陷，节约了网络部署成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种GPON上行的Nanocell设备的硬件框架示意图；
图2为本发明实施例提供的一种GPON上行的Nanocell设备的功能框图；
图3为本发明实施例提供的一种GPON上行的Nanocell设备的实现方法流程图。
具体实施方式
Nanocell，又称一体化皮基站，是根据LTE发展和移动宽带化趋势，在现有Smallcell基础上集成WIFI，推出的超小型化一体化基站，主要用来解决家庭及办公室等LTE室内覆盖和WIFI室内覆盖的问题。一体化皮基站对运营商的价值体现在增加网络的覆盖及容量、节约网络部署成本、增加用户粘性减少用户流失等方面，对电信用户的价值体现在良好的室内覆盖、低廉的资费、高速的数据传输和高质量的通话效果以及全新的业务体验等方面。
为了克服传统点对点五类线或者双纤接入消耗大量线缆资源、成本高、施工难度大和建设周期长，以及LTE宏基站室内移动通信质量较差、易掉线的问题，本发明提供了一种GPON上行的Nanocell基站设备及其实现方法，基于点对多点的GPON技术实现光纤接入，集视频通信、数据通信和室内移动通信于一体，通过用户侧接口(包括数据接口、WIFI接口、GPS同步接口、SIM卡接口和基站无线接口等)为用户提供高带宽、高质量的数据和语音通信服务，改善了室内LTE覆盖，克服了LTE宏基站室内移动通信质量差、易掉线等缺陷，节约了网络部署成本。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。
本发明实施例提供了一种GPON上行的Nanocell设备，如图1、2所示，主要由实现GPON上行功能的GPON模块1和实现LTE无线接入功能的Nanocell基本功能模块2组成。
GPON模块1，主要通过ODN网络(Optical Distribution Network，光分配网络)与GPON OLT相连，GPON OLT上连至EMS***(Element Management System，网元管理***)和ITMS***(Integrated Terminal Management System，终端综合管理***)，其中，EMS***通过OMCI(ONT Management and Control Interface，ONT管理控制接口)协议进行光链路数据的配置和管理，ITMS***通过TR069协议进行WAN口数据业务的配置和管理，GPON模块1建立了GPON上行的Nanocell设备和GPON OLT，GPON OLT与服务商提供的以太网之间建立服务连接，使得Nanocell设备和运营支持***(包括HeNB GW，HeNB GW包含SeGW网元)之间无线回传网络的数据通道建立成功。
Nanocell基本功能模块2，主要由基带处理器单元20、以太网交换单元21、WIFI单元22、SIM卡单元23、GPS同步单元24、1588同步单元25、时钟单元26和LTE射频单元27组成，实现Nanocell设备的无线接入功能。
GPON模块1由实现GPON接入的嵌入式SOC芯片10、DDR SDRAM11(双倍速率同步动态随机存储器)、NAND Flash ROM芯片12和ITU G984.2的光模块13组成，并通过GE接口(千兆以太网接口)实现与以太网交换单元21的连接，实现Nanocell设备通过GPON技术接入无线回传网络的功能。
基带处理器单元20，用于全部基带信号的处理和其他软件功能，并实现对其他单元的控制；
以太网交换单元21，用于用户侧网口扩展以及其他模块和单元的内部互联，通过GE接口连接GPON模块1，实现Nanocell设备通信数据的上传和下载以及内部数据交换；
WIFI单元22，用于提供2.4GHz或5.8GHz频段的无线通信，实现WIFI业务的接入和WIFI信号覆盖；
SIM卡单元23，主要实现对Nanocell设备无线接入的鉴权功能和安全身份认证；
GPS同步单元24，主要实现和外置GPS接收机接口，以便从GPS接收机获取与处理时间和频率同步的信号；
1588同步单元25，主要实现1588硬件同步，以便实现时间和频率的同步；
时钟单元26，主要实现基带板的数据信号和射频子板的射频信号共时钟、以太网交换单元21和1588同步单元25同步以及其他单元所需的时钟；
LTE射频单元27，主要支持LTE制式，完成射频收发链路的信号处理，实现通过空中Uu接口与UE相连。
如图2所示，GPON模块1包括OMCI管理功能、TR069远程管理功能、安全功能、本地管理功能、NAT(Network Address Translation，网络地址转换)和地址功能、二层交换功能、QoS(Quality of Service,服务质量)功能和路由转发功能。
Nanocell基本功能模块2包括5.8G WIFI功能、1588同步功能、OAM管理功能、2.4GWIFI功能、GPS同步功能、SON(Self-Organized Networks，自组织网络)功能、网络交换功能、空口侦听同步功能、RRM(Radio Resource Management，无线资源管理)功能、LTE基带处理功能、TR069远程管理功能、SIM卡接口功能、LTE射频功能、调测接口、安全功能、本地管理功能、二层交换功能和路由转发功能。
本发明实施例还提供了一种GPON上行的Nanocell设备的实现方法，如图3所示，包括以下步骤：
S101、Nanocell设备上电，GPON模块和Nanocell基本功能模块启动。
S102、GPON OLT监测到GPON模块(GPON ONU)后，EMS***通过OMCI协议建立GPONOLT和GPON模块之间的光链路。
S103、GPON模块发起WAN连接请求，建立与ITMS***的会话机制。
S104、ITMS***响应GPON模块的请求，分别建立管理通道的WAN连接和数据通道的WAN连接，至此GPON上行的数据通道已经建立成功。
S105、Nanocell基本功能模块透过GPON模块，通过HeMS***(HeNB ManagementSystem，家庭基站管理***)和运营支持***(包括HeNB GW，HeNB GW包含SeGW网元)接入到移动核心网(EPC)，完成Nanocell设备的注册和认证信息的交互。
GPON模块承担注册和认证信息的透传，从而实现Nanocell设备与OSS***(TheOffice of Strategic Services，运营支撑***)和移动核心网的信息交互。
S106、Nanocell设备通过HeMS***在线更新软件版本，接收HeMS***下发的默认RF参数，并构造扰码列表、相邻小区列表、物理小区ID、位置、路由和服务器信息等。
RF参数包括上下行频率、无线信道带宽、导频参数和发射功率等。
S107、Nanocell设备开启网络监听功能，进入自优化环节，自优化完成后进入待机状态。
具体地：Nanocell设备开启网络监听功能，通过扫描空中Uu接口、接收UE上报的测量报告和与相邻Nanocell设备进行信息交互三种方式，进行周围环境无线参数取样，根据取样结果动态调整自身无线参数配置，达到覆盖率和容量最优化，即达到优化服务质量的目的。
S108、进入Nanocell设备覆盖区域的UE，通过用户列表获得授权，并与Nanocell设备建立联系，可以发起主叫也可以响应被叫，由Nanocell设备和HeNB GW协同进行无线资源配置，建立主叫和被叫之间的数据业务链路。
S109、呼叫完成后，HeMS***控制Nanocell设备和运营支持***分别释放无线资源，Nanocell设备重新进入待机状态，并返回步骤S107。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种GPON上行的Nanocell设备，其特征在于，包括实现GPON上行功能的GPON模块和实现LTE无线接入功能的Nanocell基本功能模块，
GPON模块通过ODN网络与GPON OLT相连，并上连至EMS***和ITMS***，EMS***通过OMCI协议进行光链路数据的配置和管理，ITMS***通过TR069协议进行WAN口数据业务的配置和管理，GPON模块建立了GPON上行的Nanocell设备和GPON OLT，GPON OLT与以太网之间建立服务连接，使得Nanocell设备和运营支持***之间无线回传网络的数据通道建立成功；
Nanocell基本功能模块由实现Nanocell设备无线接入功能的基带处理器单元、以太网交换单元、WIFI单元、SIM卡单元、GPS同步单元、1588同步单元、时钟单元和LTE射频单元组成。
2.如权利要求1所述的GPON上行的Nanocell设备，其特征在于，所述GPON模块由实现GPON接入的嵌入式SOC芯片、DDR SDRAM、NAND FlashROM芯片和光模块组成，并通过GE接口实现与所述以太网交换单元的连接。
3.如权利要求1所述的GPON上行的Nanocell设备，其特征在于，
所述基带处理器单元用于全部基带信号的处理和其他软件功能，并实现对其他单元的控制；
所述以太网交换单元用于用户侧网口扩展以及其他模块和单元的内部互联，通过GE接口连接所述GPON模块，实现Nanocell设备通信数据的上传和下载以及内部数据交换；
所述WIFI单元用于提供2.4GHz或5.8GHz频段的无线通信，实现WIFI业务的接入和WIFI信号覆盖；
所述SIM卡单元实现对Nanocell设备无线接入的鉴权功能和安全身份认证；
所述GPS同步单元实现和外置GPS接收机接口，以便从GPS接收机获取与处理时间和频率同步的信号；
所述1588同步单元实现1588硬件同步，以便实现时间和频率的同步；
所述时钟单元实现基带板的数据信号和射频子板的射频信号共时钟、所述以太网交换单元和1588同步单元同步以及其他单元所需的时钟；
所述LTE射频单元主要支持LTE制式，完成射频收发链路的信号处理，实现通过空中Uu接口与UE相连。
4.如权利要求1所述的GPON上行的Nanocell设备，其特征在于，所述GPON模块包括以下功能：OMCI管理功能、TR069远程管理功能、安全功能、本地管理功能、NAT和地址功能、二层交换功能、QoS功能和路由转发功能。
5.一种GPON上行的Nanocell设备的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、GPON OLT监测到GPON模块后，EMS***通过OMCI协议建立GPON OLT和GPON模块之间的光链路；
S2、GPON模块发起WAN连接请求，ITMS***响应请求，分别建立管理通道和数据通道的WAN连接；
S3、Nanocell基本功能模块透过GPON模块，通过HeMS***和运营支持***接入到移动核心网，完成Nanocell设备的注册和认证信息的交互；
S4、Nanocell设备通过HeMS***在线更新软件版本，接收HeMS***下发的默认RF参数，并构造扰码列表、相邻小区列表、物理小区ID、位置、路由和服务器信息；
S5、Nanocell设备开启网络监听功能，进入自优化环节，自优化完成后进入待机状态；
S6、进入Nanocell设备覆盖区域的UE，通过用户列表获得授权，并与Nanocell设备建立联系，由Nanocell设备和HeNB GW协同进行无线资源配置，建立主叫和被叫之间的数据业务链路；
S7、呼叫完成后，HeMS***控制Nanocell设备和运营支持***分别释放无线资源，Nanocell设备重新进入待机状态，并返回步骤S5。
6.如权利要求5所述的GPON上行的Nanocell设备的实现方法，其特征在于，所述RF参数包括上下行频率、无线信道带宽、导频参数和发射功率。
7.如权利要求5所述的GPON上行的Nanocell设备的实现方法，其特征在于，S5具体包括以下步骤：
Nanocell设备开启网络监听功能，通过扫描空中Uu接口、接收UE上报的测量报告和与相邻Nanocell设备进行信息交互三种方式，进行周围环境无线参数取样，根据取样结果动态调整自身无线参数配置，达到覆盖率和容量最优化。
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