JPH11146446A - 柔軟な波長多重化を使用する無線ネットワークの動的再構成 - Google Patents

柔軟な波長多重化を使用する無線ネットワークの動的再構成

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JPH11146446A
JPH11146446A JP10239334A JP23933498A JPH11146446A JP H11146446 A JPH11146446 A JP H11146446A JP 10239334 A JP10239334 A JP 10239334A JP 23933498 A JP23933498 A JP 23933498A JP H11146446 A JPH11146446 A JP H11146446A
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optical
wireless communication
communication system
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channel
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Antonius Marcellus Jozeph Koonen
マルセラス ジョセフ クーネン アントニウス
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Nokia of America Corp
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Lucent Technologies Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基地局コントローラといくつかの基地局との
間に、柔軟な光学的インターフェースを、使用すること
によって形成される、変化するトラヒック密度に対応す
るように再構成することができる無線通信システムを提
供する。 【解決手段】 基地局コントローラと基地局との間の通
信は、光ファイバを通して行われる。上記光ファイバ
は、波長多重化を使用して、両方向にいくつかの通信チ
ャンネルを含む。基地局コントローラと特定の基地局と
の間の帯域幅は、基地局との通信に使用する波長の数の
増減により変化する。帯域幅の変化により、基地局コン
トローラと基地局との間の音声および／またはデータを
伝送する容量を調整することができる。その結果、ある
基地局に割り当てられた複数の無線周波搬送周波数を、
無線ネットワーク全体の、変化する無線周波数トラヒッ
ク密度をサポートするために変化させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信ネットワ
ークに関し、特に再構成可能なインフラストラクチャを
含む無線ネットワークに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び、発明が解決しようとする課題】無
線システムが提供するトラヒックの密度は、多くの場
合、一日中一定ではない。例えば、都市環境の場合、住
宅地に住むユーザは、朝は、ある程度の対話型サービス
（電子メールを読んだり、朝の食卓でのニュース・ハイ
ライトを選択したりして）を必要とし、勤務時間中は、
職場（工業地域、または市の中心部の商業地域）でもっ
と対話型サービスを使用し、夜には家庭で自らのレジャ
ータイム用の対話型サービス（インターネット・ゲーム
等）を必要とする。それ故、必要とする対話型サービス
の場所も性質も一日を通して変化する。現在の無線ネッ
トワークは、トラヒック密度の上記変化に対応するよう
になっていない。ある瞬間に、ネットワークに「過熱部
分」が発生する恐れがある。すなわち、呼出ができなく
なったり、そのため収入をあげることができなくなるよ
うな、利用可能な固定無線容量を局部的に超えるトラヒ
ック需要が発生する恐れがある。
【０００３】現在の無線システムは、セルと呼ばれる地
区に分割される。各セルは、一つまたはそれ以上の専用
の複数のマイクロ波搬送周波数を使用する。この場合、
各周波数は、制限された数の（音声またはデータ）接続
部を含む。無線ネットワークで使用することができるマ
イクロ波搬送周波数は、通常、干渉問題を避けるため
に、隣接するセルが異なる周波数を使用するように、各
セルに割り当てられる。普通のネットワーク構造体は、
７つのセルを含むクラスタ１２に配置された、中央に送
受信アンテナを持つ六角形のセル１０からなる。図１
は、上記クラスタのレイアウトである。この同じ構造体
をいくつも連結することにより、広い地理的領域をカバ
ーすることができる。この固定した構成は、変化するト
ラヒック密度に十分対応しない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】変化するトラヒック密度
に、対応するすることができるように再構成することが
できる無線通信システムは、基地局コントローラといく
つかの基地局との間に、柔軟な光学的インターフェース
を使用することによって形成することができる。基地局
コントローラと基地局との間の通信は、光ファイバを通
して行われる。上記光ファイバは、波長多重化を使用し
て、両方向へのいくつかの通信チャンネルを含む。基地
局コントローラと特定の基地局との間の帯域幅は、基地
局との通信に使用する波長の数の増減により変化する。
帯域幅を変化させることにより、基地局コントローラと
基地局との間の、音声および／またはデータを伝送する
容量を調整することができる。その結果、ある基地局に
割り当てられた複数の無線周波搬送周波数を、無線ネッ
トワーク全体の、変化する無線周波数トラヒック密度を
サポートするために変化させることができる。
【０００５】さらに、波長チャンネルは、相互に独立し
ている通信チャンネルを提供し、上記チャンネルは異な
る信号を完全に伝送する。それ故、同じインフラストラ
クチャにおいては、ＧＳＭ、ＡＴＭおよびＤＥＣＴ（移
動通信、非同期伝送モード、デジタル・ヨーロッパ・コ
ードレス無線通信システム用の地球規模システム）のよ
うな、大きく異なるフォーマットの信号を伝送すること
ができる。また、周波数帯の異なる部分に対するライセ
ンスを持つ異なるオペレータは、それぞれ、このインフ
ラストラクチャに、その専用の波長チャンネルを持つこ
とができる。それ故、複数の波長チャンネルの生成およ
び基地局へのその柔軟な割当てにより、ネットワーク・
インフラストラクチャは、多数の異なる無線システムお
よびオペレータを処理するための、またネットワーク構
造体をトラヒックまたはネットワークの保守が要求する
ように迅速に適応させるための、非常に融通性に富んだ
ものになり、それにより、最適な動作効率を得ることが
できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】トラヒック密度が高い場合には、
セルはマイクロセルに分割されるが、各マイクロセル
は、それ自身のアンテナと、必要に応じて、各マイクロ
セルに一つまたはそれ以上のマイクロ波搬送周波数を割
り当てる柔軟性を持つ。以前の各セル２０を、７つの
（ここでもまた六角形の）マイクロセル２４に分割する
と、図３のネットワーク・レイアウトができる。追加機
能はまだ付与されていない。
【０００７】この構造面の有利な点は、ネットワーク中
のある位置で、余分な容量が突然必要になったときに発
揮される。「過熱部分」（すなわち、トラヒック密度が
高い部分）３０においては、図２に簡単に示すように、
一つまたはそれ以上の追加搬送周波数が適用される。図
５に示すように、その領域全体にわたってトラヒック密
度が高い場合には、ネットワーク全体をマイクロセル２
４に分割することができる。
【０００８】図４およびネットワークの「過熱部分」の
場合について説明すると、有効範囲が低い場所の周囲の
セル４２を専有状態にしたまま、一つ（またはそれ以上
の）搬送周波数の全容量を過熱部分のマイクロセル４０
に提供するように、マイクロセルを配置することができ
る。反対の状況の場合、および図６について説明する
と、マイクロセル５２−６４からなる、「過熱していな
い部分」（すなわち、トラヒック密度が低い部分）５０
から、周囲のセルに、容量がシフトされるように、セル
を再構築することが好ましい。この例の場合、マイクロ
セル５２−６４は、同じ搬送周波数を共有する。
【０００９】元のネットワーク・セルをマイクロセルに
するこの分割は、図７に概略示すように、（以前使用さ
れていたように、全方向性放射アンテナの代わりに）多
重セクタ・アンテナより、セルまたはマイクロセル７０
を、多数の部分またはセクタ７２に分割することによっ
ても行うことができる。この方法の利点は、新しいアン
テナ・ポールの設置を必要としないことである。現在の
アンテナ・ポールに設置されている全方向性アンテナの
代わりに、多重セクタ・アンテナを取り付けるだけでよ
い。同様に、すでに説明したように、全ネットワークの
セルまたはマイクロセルを、必要に応じて、セグメント
に分割することもできる。図８に全部のセグメント分割
を示す。また、特殊なセグメントの場合には、複数の搬
送周波数を、図２と同じように揃えることもできる。セ
グメント分割を行う多重セクタ・アンテナは、図４およ
び図６と同様に、「過熱部分」の発生が予想される場所
だけで作動させればよい。
【００１０】マイクロセル構造体（すなわち、全方向性
アンテナを持つマイクロセルを持つ構造体、またはセル
を、マイクロセルに分割する、多重セクタ・アンテナを
持つ構造体）の配線は、分割光学的ネットワーク（ＰＯ
Ｎ）により、受動的におこなうことができる。ＰＯＮに
おいては、ヘッドエンド局からのフィーダ・ファイバの
光学的信号は、基地局に近い（または基地局の）いわゆ
る光学的ネットワーク・ユニット（ＯＮＵ）に接続して
いる、多くのドロップ・ファイバの間で分割される。光
学的アンプにより、この分割比を非常に高い数値にまで
増大することができる。図９に示すように、ＰＯＮ技術
は、無線分野で使用される。基地局コントローラ（ＢＳ
Ｃ）９２からの主ファイバ９０は、７＊７のマイクロセ
ル９４のクラスタ９４の中心に接続していて、そこか
ら、それぞれ７のマイクロセル９８の７のクラスタ９６
の中心に向けて分割され、そこで、再びマイクロセルの
個々のアンテナの間で分割される。図１０は、類似のト
ポロジー略図である。もとのまだ分割していないセル
は、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１１０によりサーブ
される。これらを追加の光学的分割装置１１２および多
数の新しいＢＴＳ１１４で置き換えれば、必要に応じ
て、局地的に特別のマイクロセルを生成することができ
る。同時に、ネットワークは、いままで通り、残りの古
くからのＢＴＳ１１６をサポートし続ける。それ故、マ
クロセルからマイクロセル構造体にうまく進展させるこ
とができる。
【００１１】図１１について説明すると、ファイバ・ネ
ットワークの複数の波長は、ＢＴＳへの供給に使用され
る。各ＢＴＳにおいては、アンテナ１２２へおよびアン
テナ１２２からファイバ１２０を終端させ、信号を移送
する光学的ネットワーク・ユニットは、そのアンテナ送
受信のために、一つまたはそれ以上の波長チャンネルを
選択することができる。ＯＮＵに入る波長λ1 ．．．λ
N は、最初、受動波長デマルチプレクサ１２６（ＷＤＭ
デマックス）により分割され、分割された各波長は、個
々の受信機１２８へ送られる。各波長はマイクロセルで
使用される、マイクロ波キャリヤについてデータを運
ぶ。上記受信機の出力は、指向性カプラ１３０で結合さ
れ、基地局アンテナ１２２へ送られ、そこからデータ
は、搬送周波数ｆ1 ．．．ｆN の各マイクロ波を通して
セルのユーザに送られる。受信機は、それぞれ、オン／
オフされ、それにより実際の波長チャンネル選択が行わ
れる。この受信機のオン／オフは、光学的に、有線また
は無線通信チャンネルを使用して、例えば、ＢＳＣから
のリモコンにより行われる。一つまたはそれ以上の波長
チャンネルをオンにすることができ、マイクロセルで、
多数の選択搬送周波数をアクティブにすることができ
る。これは、柔軟なマイクロセル構成を生成する。
【００１２】同様な方法で、上流方向において、多数の
波長チャンネルλN+1 ．．．λ2Nを、ＢＴＳからＢＳＣ
の方向に、運ぶために選択することができる。ここま
で、それぞれが、特定の波長の信号を放射するレーザ・
ダイオードを備えている、光学的送信機１４０のアレイ
が、指向性カプラ１３０および信号分割装置１３２から
上流信号を受信する。ファイバ・ネットワークでの、光
学的反射に関する問題をできる限り軽減するために、好
適には、上流波長は、下流波長とは異なるものであるこ
とが好ましい。ここでもまた、個々の送信機をオン／オ
フすることができ、ネットワークの使用を、できるだけ
効率的にするような方法で、オペレータが操作する柔軟
な上流マイクロセル構成とすることができる。上流信号
は、マルチプレクサ１４２により組み合わされ、カプラ
１４４によりファイバ１２０に結合される。
【００１３】ＯＮＵのところで受信するために選択され
ている波長は、送信用の波長とは無関係に自由に設定す
ることができる。このことは、下流方向用の（すなわ
ち、ＢＳＣからＢＴＳへの）マイクロセル・ネットワー
ク構造体を、上流方向用の構造体とは異なる波長に設定
することができることを意味する。このため、トラヒッ
ク密度のバランスが大きく崩れた場合に、動作を有利に
行うことができる。
【００１４】さらに、波長チャンネルを（一時的に）個
々の基地局に割り当てることにより、ＢＳＣとＢＴＳと
の間の帯域幅を広げることができるようになるために、
基地局に位置するインテリジェンスをＢＳＣの方向に上
方に移動させることができる。そうすることにより、基
地局のコストをかなり削減することができ、保守費用を
削減することができ、ネットワークの操作を容易にする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本的なセル・クラスタを示す図である。
【図２】他のマイクロセルの追加容量を示す図である。
【図３】セルのマイクロセルへの分割を示す図である。
【図４】過熱部分に対するネットワークの再構成を示す
図である。
【図５】ネットワークのマイクロセルへの分割を示す図
である。
【図６】過熱していない部分からの容量の移動を示す図
である。
【図７】多重セグメント・アンテナによる、セルまたは
マイクロセルの分割を示す図である。
【図８】ネットワークのすべてのセルの分割を示す図で
ある。
【図９】光ファイバによる、セルまたはマイクロセルの
配線を示す図である。
【図１０】マクロセルからマイクロセルへのアップグレ
ードを示す図である。
【図１１】光学的ネットワーク・ユニットを示す図であ
る。

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 無線通信システムであって、 基地局コントローラと、 光学的インターフェースを持つ少なくとも一つの基地局
    と、 該基地局コントローラと該光学的インターフェースを相
    互接続する光ファイバを含み、該光ファイバは、各通信
    チャンネルが複数の波長のうちの１つを有する光学的信
    号と関連づけられている複数の通信チャンネルを持って
    おり、該光学的インターフェースは該複数の通信チャン
    ネルのうちの少なくとも１つを使用して該基地局と該基
    地局コントローラの間に通信経路を提供するようになっ
    ている無線通信システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的インターフェースが、該複数の通信チャ
    ンネルの少なくとも一つを選択するようにプログラムす
    ることができる無線通信システム。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的インターフェースを、遠隔地からプログ
    ラムすることができる無線通信システム。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的インターフェースが、光学的送信機およ
    び光学的受信機を含む無線通信システム。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の無線通信システムにお
    いて、該複数の通信チャンネルの中の少なくとも一つを
    送信チャンネルとして選択するように該光学的送信機を
    プログラムすることができ、該複数の通信チャンネルの
    中の少なくとも一つを受信チャンネルとして選択するよ
    うに該光学的受信機をプログラムすることができる無線
    通信システム。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔地か
    らプログラムすることができる無線通信システム。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の無線通信システムにお
    いて、該送信チャンネルと該受信機チャンネルとが、異
    なるチャンネルである無線通信システム。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的送信機および該光学的受信機を、別々に
    プログラムすることができる無線通信システム。
  9. 【請求項９】 請求項７に記載の無線通信システムにお
    いて、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔地か
    らプログラムすることができる無線通信システム。
  10. 【請求項１０】 無線通信システムであって、 基地局コントローラと、 光学的インターフェースを持つ少なくとも一つの基地局
    と、 該基地局コントローラと該光学的インターフェースとを
    相互接続する光ファイバとを含み、該光ファイバは、各
    通信チャンネルが複数の波長のうちの１つを有する光学
    的信号と関連づけられている複数の通信チャンネルを持
    っており、該光学的インターフェースは各組が該複数の
    通信チャンネルに属する少なくとも１つのチャンネルを
    有する第一の組および第二の組の通信チャンネルを使用
    して該基地局と該基地局コントローラの間に通信経路を
    提供するようになっており、該第一の組は第一のサービ
    ス・プロバイダと関連づけられ、また該第二の組は第二
    のサービス・プロバイダと関連づけられている無線通信
    システム。
  11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の無線通信システム
    において、複数の通信チャンネルの少なくとも二つを選
    択するように、光学的インターフェースをプログラムす
    ることができる無線通信システム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の無線通信システム
    において、該光学的インターフェースを、遠隔地からプ
    ログラムすることができる無線通信システム。
  13. 【請求項１３】 請求項１０に記載の無線通信システム
    において、該光学的インターフェースが、光学的送信機
    および光学的受信機を含む無線通信システム。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機を、該複数の通信チャンネル
    の中の少なくとも二つを送信チャンネルとして選択する
    ようにプログラムすることができ、該光学的受信機を、
    該複数の通信チャンネルの中の少なくとも二つを受信チ
    ャンネルとして選択するようにプログラムすることがで
    き、少なくとも一つの送信チャンネルおよび、少なくと
    も一つの受信チャンネルが第一の組に属し、少なくとも
    一つの送信チャンネル、および少なくとも一つの受信チ
    ャンネルが第二の組に属する無線通信システム。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔
    地からプログラムすることができる無線通信システム。
  16. 【請求項１６】 請求項１４に記載の無線通信システム
    において、該送信チャンネルが、該受信チャンネルとは
    異なるチャンネルである無線通信システム。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および該光学的受信機を、別
    々にプログラムすることができる無線通信システム。
  18. 【請求項１８】 請求項１６に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔
    地からプログラムすることができる無線通信システム。
  19. 【請求項１９】 無線通信システムであって、 基地局コントローラと、 光学的インターフェースを持つ少なくとも一つの基地局
    と、 該基地局コントローラと該光学的インターフェースを相
    互接続する光ファイバとを含み、該光ファイバは、各通
    信チャンネルが複数の波長のうちの１つを有する光学的
    信号と関連づけられている複数の通信チャンネルを持っ
    ており、該光学的インターフェースは各組が複数の通信
    チャンネルに属する少なくとも１つのチャンネルを有す
    る第一の組および第二の組の通信チャンネルを使用して
    該基地局と該基地局コントローラの間に通信経路を提供
    するようになっており、該第一の組は第一の通信フォー
    マットと関連づけられ、また該第二の組は第二の通信フ
    ォーマットと関連づけられている無線通信システム。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の無線通信システム
    において、複数の通信チャンネルのうちの少なくとも二
    つを選択するように、光学的インターフェースをプログ
    ラムすることができる無線通信システム。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の無線通信システム
    において、該光学的インターフェースを、遠隔地からプ
    ログラムすることができる無線通信システム。
  22. 【請求項２２】 請求項１９に記載の無線通信システム
    において、該光学的インターフェースが、光学的送信機
    および光学的受信機を含む無線通信システム。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機を、該複数の通信チャンネル
    の中の少なくとも二つを送信チャンネルとして選択する
    ようにプログラムすることができ、また該光学的受信機
    を、該複数の通信チャンネルの中の少なくとも二つを受
    信チャンネルとして選択するようにプログラムすること
    ができ、少なくとも一つの送信チャンネルおよび、少な
    くとも一つの受信チャンネルが第一の組に属し、少なく
    とも一つの送信チャンネル、および少なくとも一つの受
    信チャンネルが第二の組に属する無線通信システム。
  24. 【請求項２４】 請求項２３に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔
    地からプログラムすることができる無線通信システム。
  25. 【請求項２５】 請求項２３に記載の無線通信システム
    において、該送信チャンネルが、該受信機チャンネルと
    は異なるチャンネルである無線通信システム。
  26. 【請求項２６】 請求項２５に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および該光学的受信機を、別
    々にプログラムすることができる無線通信システム。
  27. 【請求項２７】 請求項２５に記載の無線通信システム
    において、該光学的送信機および光学的受信機を、遠隔
    地からプログラムすることができる無線通信システム。
  28. 【請求項２８】 無線通信システムであって、 基地局コントローラと、 光学的受信機と光学的送信機を含む、光学的インターフ
    ェースを持つ少なくとも一つの基地局と、 該基地局コントローラと該光学的インターフェースを相
    互接続する光ファイバとを含み、該光ファイバは、各通
    信チャンネルが複数の波長のうちの１つを有する光学的
    信号と関連づけられている複数の通信チャンネルを持っ
    ており、該光学的インターフェースは該複数の通信チャ
    ンネルのうちの少なくとも１つを使用して該基地局と該
    基地局コントローラの間に通信経路を提供するようにな
    っており、該光学的受信機は、波長デマルチプレクサお
    よび切り替え可能な光学的受信機のアレイを有してお
    り、該波長デマチルプレクサは複数の受信光学的信号を
    受信して各切り替え可能な光学的受信機に該複数の受信
    光学的信号に属する光学的信号を提供するようになって
    おり、 該光学的送信機は切り替え可能な光学的送信機のアレイ
    と波長マルチプレクサを有しており、該切り替え可能な
    光学的送信機の各々は該波長マルチプレクサに対して送
    信光学的信号を提供し、及び該波長マルチプレクサは該
    送信光学的信号を結合して複数の送信光学的信号を提供
    するようになっている無線通信システム。
  29. 【請求項２９】 請求項２８に記載の無線通信システム
    において、切り替え可能な光学的受信機のアレイに属す
    る切り替え可能な光学的受信機の中の少なくとも一台
    を、複数の通信チャンネルに属する通信チャンネルを受
    信することができるように、遠隔的に制御することがで
    きる無線通信システム。
  30. 【請求項３０】 請求項２８に記載の無線通信システム
    において、切り替え可能な送信機のアレイに属する切り
    替え可能な送信機の中の少なくとも一台を、複数の通信
    チャンネルに属する通信チャンネル上で送信することが
    できるように、遠隔的に制御することができる無線通信
    システム。
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