光載無線(RoF, Radio over Fiber)通信技術

什麼是RoF?

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光載無線(RoF, Radio over Fiber)或者射頻信號光纖傳輸(RFoF)技術是應高速大容量無線通信需求,新興發展起來的將光纖通信和無線通信結合起來的無線接入技術。簡單地說就是在中心站將微波調製到激光上,之後調製後的光波通過複雜的光纖鏈路進行傳輸,到達基站後,光電轉換將微波信號解調,再通過天線發射供用戶使用。

與全電信號傳輸相比,使用光纖鏈路的主要技術優勢是更低的傳輸損耗以及對噪聲和電磁干擾降低的靈敏度。

應用範圍包括移動無線電信號(3G,4G,5G和WiFi)的傳輸和有線電視信號(CATV)的傳輸,以及地面站中用於衛星通信的RF L波段信號的傳輸。

RoF系統中運用光纖作爲基站(BS)與中心站(CS)之間的傳輸鏈路,直接利用光載波來傳輸射頻信號。光纖僅起到傳輸的作用,交換、控制和信號的再生都集中在中心站,基站僅實現光電轉換,這樣,可以把複雜昂貴的設備集中到中心站點,讓多個遠端基站共享這些設備,減少基站的功耗和成本。

RoF技術的應用場景

  • 無線電信號弱的山區
  • 基站收發信機(BTS)(移動,廣播…)
  • 樓上無線電信號中斷區
  • 隧道

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RoF技術的2個主要特點

  • 波形保真-適用於IMT-2020/5G系統
  • 抗電磁干擾能力
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RoF的優點或優勢

以下是RoF的優點:
➨它使用光纜在無線網絡中傳輸數據。與高達1 GHz的微波相比,光纖使用200 THz範圍的載波頻率。光纖支持的巨大帶寬使其成爲傳輸射頻波的最佳選擇。光纖使用WDM和OTDM技術來支持增加的帶寬。
➨光纖的衰減非常低。在RoF系統中,與自由空間和銅纜傳輸相比,它們在CO和BS之間使用,以發揮其優勢。自由空間中的射頻信號傳輸會導致射頻信號的吸收和反射。而且,以電形式的RF信號分配具有許多缺點,例如吸收,反射,阻抗上升等。因此,RoF提供低的衰減損耗。
➨RoF系統易於安裝和維護。。
➨在RoF系統中,RF信號由光纖承載,這些光纖可抵抗EM(電磁)干擾。。此屬性提供安全性和私密性。由於竊聽是不可能的,因此信息的完整性得以保持。
➨CS使用的切換和調製設備可根據需求動態分配容量。
➨在CS端使用複雜的設備以降低功耗。此外,BSs切換到無源模式,以節省電力。

RoF的缺點或弱勢

以下是光纖無線電(RoF)的優缺點:
➨RoF是模擬傳輸系統,因此容易出現信號損傷,例如噪聲和失真。
➨光纖中可能會產生諸如色散之類的非線性效應。
➨它需要昂貴的專用工具進行維護和修理。 此外,初始安裝成本也更高。
➨在開始/結束連接處比電線難於拼接。 此外,它需要昂貴的連接器和接口工具。
➨RoF系統中需要E / O和O / E轉換。 這增加了複雜度並增加了RoF系統的成本。

可以採用一定的方法或調製技術,使光纖中的損耗和色散效應降到最低。因此,RoF可以作爲一種可靠的系統,爲用戶實現最低限度的降低無線距離的通信。

RoF產品的相關技術理念

下面我們以Rover Instrument的 RoF-X-X系列產品作爲示例介紹熱拔插和冗餘路徑的技術理念
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RoF-X-X系列具有以下特點:

  • 專業RF-over-Fiber鏈路(50-3.000 MHz)
  • 提供冗餘鏈路配置 1 + 1、2 + 1 或 4 + 1的室外和室內機箱
  • 前後面板以太網以及 2 個用於光纖以太網的 SFP 插槽,可完美集成到任何客戶系統中
  • 所有的光接收機和光發射機模塊都是可熱插拔的,包括電源和網絡控制器
  • ROF 系統可以通過前面板控制器或 WEB GUI 或 SNMP進行配置,控制和監視 所有 3 個機箱都是經過特殊設計的,以允許混合配置並支持所有主要的光學和 RF 連接器
  • 內置 LNB 電源或內置RF 連接器適配器模塊,內置的 Bias-T 可以爲任何類型的連接設備供電,例如 LNB

主要介紹2個技術理念

  1. 熱拔插理念
  2. 鏈路冗餘理念

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