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1光載射頻通信網絡結構
ROF技術是將射頻微波信號調制到光載波上，在光纖中傳輸載有射頻信號的光波，并在目的地通過解調獲取需要的信息，從而實現遠距離低損耗傳輸射頻信號的技術．ROF系統的基本結構，包括基站(BS)、中心站(CS)、以及中心站與基站之間的光纖傳輸鏈路．在傳統的移動通信系統中，各種RF信號的處理如變頻、調制、復用等均在基站進行，然后由天線把RF信號發射出去．運用ROF技術，多個基站與中心站相連，各種射頻信號的處理工作在中心站完成，基站僅起光/電轉換以及信號的放大、接收與發射的作用，結構大為簡化;同時信號集中處理使復雜昂貴的設備集中到中心站，方便了系統的維護和升級;多個基站共享這些設備，實現了資源的動態分配．而另一方面基站更加接近用戶終端，縮短了系統中無線鏈路的傳輸距離，顯著改善無線傳輸的性能．
2ROF技術下小區的基本系統架構
目前的通信網絡一般進行單業務操作，而ROF技術利用光纖代替大氣媒介進行通信．光纖的大帶寬以及優異的傳輸性能允許采用波長交叉的波分復用的技術，使一根光纖承載多個不同的業務，不同的業務使用不同的波長，在傳輸的兩端由光復用器進行分離;多路上行信號則可通過光耦合器合成在一根光纖里進行傳輸，從而為小區用戶提供多業務服務。中心基站由多業務接口單元、控制中心模塊、光信號產生模塊、光信號發射和探測模塊組成．多業務接口單元實現與主網絡之間業務數據信息的交換，信號的處理、變頻、調制等復雜功能由中心控制模塊完成;光信號產生模塊產生出可用于上行和下行的光載波信號，并由光發射器將該光載波信號發射出去，到達目的基站后由探測裝置接收．基站由一個光信號發射和探測模塊、功率放大器以及一個射頻收發單元組成．
3ROF傳輸鏈路
ROF鏈路將射頻信號調制到光波上進行傳輸，鏈路可分成調制、傳輸和解調三部分．在運用ROF技術的小區里，下行鏈路中多網絡業務數據經中心基站處理后轉變為射頻信號，射頻信號再被調制到光信號上，不同波長的光信號可使用波分復用裝置由單根光纖傳輸到基站;基站通過光電探測和解調技術得到所需的射頻信號，射頻信號經功率放大器放大后直接由天線發射給用戶終端．上行鏈路中終端設備發射的射頻信號在基站內被調制到光信號上，再由光纖傳輸到中心控制基站進行處理．中心基站通過光纖與基站相連，微波信號在光纖中傳輸損耗低，可輕松實現遠距離傳輸;同時光纖中傳輸的信號對電磁干擾、工業干擾有很強的抵御能力，因此光纖中傳輸的信號不易被竊聽，具有良好的保密性;而且射頻信號在光纖中的透明傳輸使系統的靈活性得到了提高．為避免信道的擁擠和相互間的干擾，同時增大系統的通信容量，ROF系統放棄資源緊張的低頻段，采用頻率更高的毫米波進行通信．但毫米波傳輸損耗很大，在光纖中傳輸色散比較嚴重，如何產生高質量的毫米波才能既降低系統成本又提高系統性能，是許多研究人員共同關注的問題，各種各樣的毫米波產生技術也相繼出現．在實際研究當中常用的有直接調制技術、外部調制技術、遠端光外差技術．遠端光外差技術在中心站產生兩路相位相干、偏振方向相同、不同頻率的2個光波，經光纖傳輸后，在遠端基站差拍(heterodyne)產生出所需頻率的毫米波．由于兩光波光譜很窄，頻率間隔可調范圍很大，并能夠克服光纖中的色散問題，產生高頻的毫米波，與另外兩種技術相比更具優越性．
4基于ROF技術智能小區的多業務終端
智能小區的研究與發展在我國受到高度重視，基于ROF技術的智能小區能夠提供多種類且高效的業務．小區的多種業務網絡系統包括城域網部分、小區部分、用戶部分．城域網(MetropolitanAreaNetwork)是在一個城市范圍內所建立的計算機通信網，屬寬帶局域網，以IP和ATM電信技術為基礎，以光纖作為傳輸媒介．城域網部分包括有線電視以及對各類信號(音頻、視頻和射頻信號)進行加工處理的視頻前端、internet及連接因特網中各局域網、廣域網的路由器、電話及程控交換機和光網絡單元．小區部分主要負責小區間信息的交換以及管理和維護小區內部的數據業務，該部分有小區各類服務、管理和控制平臺、光纜交換器和寬帶接入設備．用戶部分由各種業務終端構成，包括監控查詢設備、智能家用電器、監控安防設備、水電氣信息采集設備等等．在小區中，用戶部分的業務數據可利用無線發射裝置傳輸到布置在小區中的ROF基站處．基站將接收到的射頻業務數據信號轉換為光信號，利用小區中現有的光纖網絡，由光網絡單元通過光纖傳入小區控制中心的小區服務器，而需要上傳的業務數據可經安放在小區控制中心的中心基站處理后，通過寬帶接入設備完成數據的上傳．城域網部分的各種命令、控制信號傳至小區控制中心進行分類并處理，再傳送至相應的基站，基站最終將信號以無線的方式發送出去．光載無線技術使用無線網絡閑置的高頻波段，利用光纖進行遠距離傳輸，可為用戶以及移動終端設備提供高速率、多種類的無線接入業務，同時光載無線系統結構簡單，易于布置和擴展，從而降低了安裝和維護的成本．基于ROF技術的智能小區可實現以下的業務:提供高清的體育、綜藝、電影等豐富多彩的節目以及預定或點播各類節目;通過有線電視上網、遠程學習、實時接收股市信息和行情;通過基站對小區實現高傳輸速率無線信號的覆蓋;通過計算機、移動電話以及居民住房內安裝的家庭網關，實現對智能家電的遠程控制，同時當住戶發生漏電、漏氣或火災時，智能家電可向小區控制中心和用戶發送報警信息;小區內安裝的各種安防探頭利用無線傳輸裝置將監控的視頻信號傳輸到鄰近基站，再由基站傳至小區的安防監控管理平臺，實現小區全面監控;計量儀表數據采集終端根據預先設定的時間和次數對計量儀表進行抄表，并將數據自動上傳到小區的水、電、氣管理平臺，完成計量表信息的自動采集，用戶還可由小區服務器查詢計量表上傳的信息．智能小區包含管理與設備監控子系統、安全防范系統、信息網絡系統，對傳輸網絡的性能有著較高的需求．而ROF技術利用無線電波的高頻段，結合光纖實現了大容量射頻信號的高速率傳輸和超寬帶無線接入．運用ROF技術的智能小區將展現出傳統智能小區不可比擬的優勢，ROF技術將在智能小區的建設中發揮重要作用．
作者：朱松柏 肖順文 江敏 鄒貴祥 單位：西華師范大學物理與電子信息學院
