ТЕХНОЛОГИЯ RADIO OVER FIBER

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлен обзор технологий RoF, рассмотрены преимущества данной технологии и описаны ограничения RoF.

Ключевые слова: технология RoF, блок радиодоступа, пропускная способность, оптическое волокно.

Новые телекоммуникационные системы требуют высокой пропускной способности и надежной мобильности. Технология Radio over Fiber (RoF) представляет собой ключевое решение для удовлетво­рения этих требований, поскольку оно совместно использует огромную пропускную способность, предлагаемую системами оптической связи, с мобильностью и гибкостью, обеспечиваемой беспроводными системами. Системы RoF состоят из гетерогенных сетей, образованных беспроводными и оптическими линиями связи. Преимущество техно­логии RoF заключается в устранении шлюзов, поскольку нет необходи­мости в аналого-цифровых или цифроаналоговых преобразованиях. Это упрощает сложность системы и снижает эксплуатационные расходы.

RoF - это технология, используемая для распространения радиочастотных (RF) сигналов по аналоговым оптическим линиям связи. Это транспортные системы, которые могут обслуживать как постоянных, так и мобильных клиентов с большой пропускной способ­ностью, значительной мобильностью, гибкостью, большой пропускной способностью и повышенной мобильностью экономичным способом.

В таких системах RoF широкополосные сигналы СВЧ-данных модулируются на оптический носитель на центральной станции (CS), а затем переносятся на удаленные узлы или базовую станцию (BS) с использованием оптического волокна. Затем базовые станции передают радиочастотные сигналы по небольшим участкам с использованием микроволновых антенн.

Система RoF состоит из всего оборудования, необходимого для наложения радиочастотного сигнала на оптическую несущую, волоконно-оптической линии связи и аппаратного обеспечения, необходимого для восстановления радиочастотного сигнала по несущей.

Длина волны оптического носителя обычно выбирается так, чтобы совпадать с окном 1,3 мкм, при котором стандартное одномодовое волокно имеет минимальную дисперсию или окно 1,55 мкм, при котором его затухание минимально [1].

Преимущества технологии RoF.

Широкая полоса пропускания. Огромная пропускная способность, предлагаемая оптическими волокнами, имеет другие преимущества, помимо высокой пропускной способности для передачи СВЧ-сигналов. Высокая оптическая ширина полосы пропускания позволяет обраба­тывать высокоскоростные сигналы, которые могут быть более сложными или невозможными в электронных системах. Это означает, что неко­торые из требовательных функций микроволн, таких как фильтрация, микширование и преобразование вверх и вниз, могут быть реализованы в оптическом домене [2]. Кроме того, обработка в оптическом домене позволяет использовать более дешевые оптические компоненты с низкой пропускной способностью, такие как лазерные диоды и модуляторы, и все же иметь возможность обрабатывать сигналы с высокой пропускной способностью.

Низкая потеря затухания.

Поскольку оптическое волокно обеспечивает очень низкую потерю, технология RoF может использоваться для достижения, как низкопорогового распределения мм-волн, так и упрощения блока радиодоступа в одно и то же время.

Одномодовые волокна, изготовленные из стекла (кремнезем), имеют потери на ослабление ниже 0,2 дБ / км и 0,5 дБ / км в окнах 1550 нм и 1300 нм соответственно. Полимерные оптические волокна, более поздний вид оптического волокна имеют более высокое затухание в диапазоне от 10 до 40 дБ / км в областях 500-1300 нм. Эти потери намного ниже, чем те, которые встречаются, например, в коаксиальном кабеле, потери которого выше на три порядка на более высоких частотах. Например, ослабление коаксиального кабеля 0,5 дюйма составляет более 500 дБ / км для частот выше 5 ГГц [3]. Поэтому, передавая микроволны в оптической форме, расстояния передачи увеличиваются в несколько раз и требуемые мощности передачи значительно уменьшаются.

Простая установка и обслуживание.

Комплексное и дорогостоящее оборудование хранится в головной станции в системах RoF, из-за чего упрощается использование блока радиодоступа. Простота установки и низкие затраты на техническое обслуживание блока радиодоступа являются очень важными требова­ниями для систем с миллиметровыми волнами из-за большого количества требуемых блоков радиодоступа [4].

Устойчивость к радиочастотным помехам.

Иммунитет к электромагнитным помехам (EMI) считается очень привлекательным свойством оптической связи, особенно для СВЧ-передачи. Это происходит потому, что сигналы передаются в виде света через волокно. Благодаря этому иммунитету волоконные кабели обеспечивает конфиденциальность и безопасность.

Функции радиосистемы.

Однако применение технологии RoF для функциональных возмож­ностей радиосистем выходит за рамки модуляции и преобразования частоты, чтобы охватить обработку сигналов на очень высоких частотах. Эти функции включают в себя фильтрацию, управление затуханием и обработку сигналов в высокочастотных системах с фазированной антенной решеткой, и это лишь некоторые из них. Эти функции также называются функциями микроволн. Многие из этих функций трудно достичь в электрическом домене из-за ограниченной пропускной способности и других ограничений распространения электромагнитных волн. Однако если обработка выполняется в опти­ческом домене, становится доступной неограниченная ширина полосы обработки сигнала.

К преимуществам технологии RoF следует отнести снижение электропотребления, так как в блоках радиодоступа это является значительным, учитывая, что они иногда размещаются в отдаленных местах, не запитанных от электросети [4]. А также RoF предлагает гибкость в работе системы и динамическое распределение ресурсов.

Применение технологии RoF.

Некоторые из применений технологии RoF включают в себя спутниковую связь, мобильную радиосвязь, широкополосное радио, многоканальные службы распределения видео (MVDS), систему мобильной широкополосной связи (MBS), средства связи и управления автомобилем, беспроводные локальные сети через оптические сети.

Ограничения RoF-технологии.

Поскольку RoF включает аналоговую модуляцию и преобразование света, это принципиально аналоговая система передачи. Поэтому в системах RoF также важны шум и искажения сигнала. Эти нарушения, как правило, ограничивают уровень шума и динамический диапазон RoF [30]. Уровень шума является очень важным параметром для систем мобильной связи, таких как GSM. Источниками шума в аналоговых линиях оптического волокна являются шум относительной интенсив­ности лазерного излучения, фазовый шум лазера, шумы фотодиода, тепловой шум усилителя и дисперсия волокна.

Следует отметить, что, хотя сама система передачи RoF является аналоговой, распределенная радиосистема также может быть цифровой (например, WLAN, UMTS), используя всеобъемлющие многоуровневые форматы модуляции сигнала, такие как QAM, или OFDM.

RoF - это системы связи следующего поколения, которые могут использовать большую пропускную способность оптических сетей наряду с мобильностью беспроводная сеть.

Список литературы:

1. Mohamed A.E., El-Halawany M.M., Zaki Rashed A.N. High Transmission Performance of Radio over Fiber Systems over Traditional Optical Fiber Communication Systems Using Different Coding Formats for Long Haul Applications. Nonlinear Optics Quantum Optics-Concepts in Modern Optics, 2012.
2. Capmany J., Ortega B. Discrete-time optical processing of microwave signals. Lightwave Technology, 2003.
3. Wake D., Beachman K. A Novel Switched Fiber Distributed Antenna System. In Proceedings of European Conference on Optical Communications, 2004.
4. Liu C.P., Seeds, A.J. Wireless signals over fiber using a multiple-quantum-well asymmetric modulator/photodetector, 2003.
5. Powell A. Radio over Fiber Technology: Current Applications and Future Potential in Mobile Networks–Advantages and Challenges for a Powerful Technology. Radio over Fiber Technologies for Mobile Communications Networks, 2002.