Red inalámbrica distribuida que emplea distribución de señales ópticas y postes de utilidad pública.

Una red celular, que comprende:

una pluralidad de antenas, y cada antena está montada en uno correspondiente de entre una pluralidad de postes omástiles existentes en una región para proporcionar cobertura inalámbrica en la región,

un primer conjunto de convertidores, y cada convertidor del primer conjunto de convertidores está posicionado enuno correspondiente de entre los postes o mástiles existentes, está acoplado a la antena montada en él, y estáconfigurado para convertir entre señales de red de distribución y señales celulares,

una red de distribución configurada para acoplar el primer conjunto de convertidores a un emplazamiento deconcentrador, y

un equipo de capacidad de estación base en el emplazamiento de concentrador acoplado al primer conjunto deconvertidores mediante la red de distribución;

en la que el primer conjunto de convertidores está acoplado a la red de distribución; y caracterizada porque equipoubicado en cada uno de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes está adaptado para entregar energíaeléctrica al correspondiente convertidor mediante el mismo sistema de distribución de energía adaptado paraproporcionar energía eléctrica a los postes o mástiles existentes.

Red inalámbrica distribuida que emplea distribución de señales ópticas y postes de utilidad pública Antecedentes de la invención Campo de la invención Esta invención se refiere, en general, a redes ópticas e inalámbricas, y, más particularmente, a diseño de equipo físico para empotrar en farolas, postes de utilidad pública y otros postes urbanos.

Descripción de la técnica relacionada Las redes celulares (de telefonía móvil) se despliegan actualmente mediante estaciones base y antenas de ubicación conjunta en emplazamientos que están o bien comprados o bien arrendados y que pueden soportar tales instalaciones. Los típicos emplazamientos incluyen tejados (véase la figura 1) y torres (véase la figura 2) . En la figura 1, una antena se coloca en un tejado, y el equipo de la estación base se coloca en la planta superior del edificio. En la figura 2, la estación base se coloca en un recinto protector, se instala una torre alta, y, luego, se coloca la antena en la parte superior de la torre. En ambas implementaciones, la señal de radiofrecuencia (RF) de enlace descendente se emite mediante un amplificador de potencia. Estos amplificadores son grandes, pesados y requieren una gran cantidad de energía eléctrica. Parte de su gran tamaño se debe a grandes necesidades de disipación del calor. El tráfico desde esta estación base se ría, después, hecho retroceder en enlace a la red de conmutación mediante varios enlaces T-1 de datos. Desgraciadamente, el equipo de la estación base puede ser pesado, grande, y tener amplios requisitos energéticos y ambientales, lo que lo hace difícil de emplazar. Además, la red es difícil de mantener porque complejas piezas de equipo están distribuidas por toda la red. Además, el tráfico desde cada estación se debe hacer retroceder en enlace individualmente de vuelta a la red de conmutación.

Los emplazamientos de tejados y torres no se adquieren fácilmente, debido a la amplia zonificación y a los requisitos inmobiliarios para la colocación de equipos de radio base (BTS) y de una antena en una ubicación dada. La figura 3 representa una típica arquitectura de despliegue de cobertura de red. Debido a la especificidad del diseño de red celular, los emplazamientos de antenas deben colocarse en una ubicación muy específica, a menudo en una manzana de edificios, haciendo aún más difícil el problema de la colocación del emplazamiento. Sin esta especificidad, una red celular no puede cubrir eficazmente una región geográfica. A medida que el tráfico de la red continúa creciendo, la densidad de emplazamientos de célula necesita aumentar, lo que crea la necesidad de más emplazamientos en ubicaciones específicas. Estas nuevas ubicaciones no sólo deben proporcionar la cobertura deseada, sino tampoco interferir con los emplazamientos existentes. Los nuevos emplazamientos son cada vez más difíciles de encontrar, de adquirir permisos de zonificación para ellos, y de arrendar.

Ocasionalmente, se usa una arquitectura de despliegue alternativa para cubrir áreas difíciles, tales como edificios o cañadas. Esta arquitectura se ilustra en la figura 4. Se usa un enlace privado punto a punto de repetidor en que el extremo cercano está conectado a la estación base, y el extremo alejado está conectado a las antenas. En la Figura 4, el enlace es un enlace de fibra óptica, que lleva señales de enlace ascendente y de enlace descendente desde una o una serie de antenas a una estación base sobre fibra óptica. Las señales de enlace ascendente y de enlace descendente se pueden colocar en 2 fibras, o se pueden colocar en diferentes longitudes de onda de la misma fibra.

Longitudes de onda típicas empleadas para este tipo de equipos son 1550 nm y 1310 nm. El enfoque repetidor permite que el equipo de la estación base esté ubicado a una distancia remota de la colocación de la antena. Esto hace que la colocación de la antena en áreas difíciles, como cañones o edificios, sea más fácil, porque las unidades repetidoras remotas son mucho más pequeñas y más robustas que los equipos estándares de BTS. En la figura 4, la antena se ha colocado en un poste de utilidad pública a cierta distancia del equipo de BTS. Los enlaces punto a punto pueden tener varios formatos; en la figura 4, un repetidor óptico analógico se emplea sobre un enlace de fibra para conectar una estación base a una antena remota.

Existen tecnologías que proporcionan un único enlace para una señal de radio que se transmite de forma analógica cubriendo una cierta distancia. La señal puede ser convertida y reducida a una frecuencia de imagen (IF) o enviada 55 en RF. Los enlaces analógicos se pueden cubrir con varios medios de comunicación, que incluyen fibra monomodo, fibra multimodo, cable coaxial, etc. Varias invenciones se han propuesto en este dominio, sobre fibra, empleando pares de transmisores/receptores ópticos para enviar señales de enlace ascendente y de enlace descendente sobre una longitud de fibra. Los dos extremos están conectados a la antena y a la estación base. Otra solución para proporcionar un repetidor de punto a punto desde una antena celular hasta una estación base es digitalizar la señal analógica, transmitirla digitalmente sobre un enlace óptico y, después, volver a convertirla en una señal analógica. Tal sistema se ilustra en la figura 5. Una señal analógica de RF se convierte y reduce a la banda base, se muestrea, y, después, la señal digital se convierte a una señal óptica y se transmite sobre un enlace óptico. En el extremo alejado, la señal digital se vuelve a convertir en una señal analógica, se convierte y aumenta a la banda de RF y se transmite. Aunque sólo se ilustra una dirección, se puede crear, obviamente, un enlace dúplex.

Existen ciertas estrategias para digitalizar la anchura de banda de una señal celular usando conversión y reducción a la banda base seguidas por un convertidor de analógico a digital (A/D) y por un convertidor de paralelo a serie. Esto convierte una señal analógica en una corriente digital de bitios en bruto. La conversión inversa, con un convertidor de serie a paralelo seguido por un convertidor D/A y, entonces, conversión aumentada, permite la conversión de nuevo de esta corriente de bitios digital en bruto en una señal analógica. La transmisión digital

requiere conversión y reducción, a diferencia de la transmisión analógica que se puede producir en RF. Sin embargo, la transmisión digital también mitiga en gran medida la reducción del intervalo dinámico de la señal en las propiedades del enlace, ya que, siempre y cuando se mantenga la suficiente proporción de señal-ruido y se usen suficientes bitios de muestreo, el intervalo dinámico de la señal no se verá afectado significativamente.

El desvanecimiento de Raleigh, causado por interferencia multitrayecto, es un problema común en los sistemas celulares. Es típicamente abordado mediante el empleo de 2 o más antenas de recepción, colocadas con un espacio de separación de, al menos, la longitud de onda operante, como se ilustra en la Figura 6. Esto se conoce como diversidad de recepción. Es muy poco probable que la misma interferencia multitrayecto se pueda producir simultáneamente en 2 ubicaciones de antena separadas en el espacio, por lo que este tipo de desvanecimiento se combate eficazmente mediante diversidad de recepción.

El documento US 5.424.864 describe un sistema de radiocomunicación microcelular de móvil que tiene una estación base central y una pluralidad de estaciones base de radio interconectadas por una línea de transmisión de fibra óptica compartida. En las estaciones base centrales y de radio, las señales radioeléctricas se convierten en frecuencia a frecuencias asignadas a las estaciones base de radio y, después, se convierten a señales ópticas. En cada estación base central, las señales ópticas se combinan para la transmisión, a través de la línea de transmisión de fibra óptica, a las estaciones base de radio. Alternativamente, las señales radioeléctricas convertidas en frecuencia se pueden primero combinar y, después, convertir en una señal óptica para la transmisión. En las estaciones base de radio, las señales radioeléctricas se convierten a señales ópticas, que son combinadas y

transmitidas a través de la línea de transmisión a la estación central de radio. En cada estación base de radio, la frecuencia de la señal de radio extraída de la señal combinada recibida se convierte en frecuencia a una frecuencia para ser transmitida desde la antena, con las otras señales filtradas afuera. La estación base central demodula la señal combinada recibida de las estaciones base de radio a señales de la sede de intercambio. Las señales de radio, en diferentes bandas de frecuencia,... [Seguir leyendo]

1. Una red celular, que comprende:

una pluralidad de antenas, y cada antena está montada en uno correspondiente de entre una pluralidad de postes o mástiles existentes en una región para proporcionar cobertura inalámbrica en la región,

un primer conjunto de convertidores, y cada convertidor del primer conjunto de convertidores está posicionado en uno correspondiente de entre los postes o mástiles existentes, está acoplado a la antena montada en él, y está 10 configurado para convertir entre señales de red de distribución y señales celulares,

una red de distribución configurada para acoplar el primer conjunto de convertidores a un emplazamiento de concentrador, y

un equipo de capacidad de estación base en el emplazamiento de concentrador acoplado al primer conjunto de convertidores mediante la red de distribución;

en la que el primer conjunto de convertidores está acoplado a la red de distribución; y caracterizada porque equipo ubicado en cada uno de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes está adaptado para entregar energía 20 eléctrica al correspondiente convertidor mediante el mismo sistema de distribución de energía adaptado para proporcionar energía eléctrica a los postes o mástiles existentes.

2. La red celular de la reivindicación 1, en la que:

el mismo sistema de distribución de energía está adaptado para proporcionar energía eléctrica a los postes o mástiles existentes mediante una pluralidad de conductos existentes: y

la red de distribución comprende una pluralidad de enlaces de fibra óptica que están distribuidos a cada uno de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes mediante la pluralidad de conductos existentes. 30

3. La red celular de la reivindicación 1, en la que la red de distribución comprende un enlace óptico de espacio libre.

4. La red celular de la reivindicación 1, en la que la red de distribución comprende cableado de RF.

5. La red celular de la reivindicación 1, en la que la red de distribución comprende un enlace de microondas de espacio libre.

6. La red celular de la reivindicación 1, en la que:

la pluralidad de postes o mástiles existentes comprende al menos uno de entre postes de utilidad pública y de farola; y

el correspondiente convertidor en cada uno de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes se alimenta de energía directamente de la energía del poste de lámpara o de utilidad pública, empleando un 45 transformador/convertidor de potencia para el voltaje, la corriente y las conversiones de CA/CC requeridos.

7. La red celular de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un proveedor anfitrión neutral de red para implementar que se comparta la red celular entre múltiples operadores celulares.

8. La red celular de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un segundo conjunto de convertidores adaptados para acoplar la red de distribución al equipo de capacidad de la estación base.

9. La red celular de la reivindicación 8, en la que el primer y el segundo conjunto de convertidores tienen diferentes características de RF, incluyendo al menos una de entre potencia de salida y de frecuencia de RF. 55

10. La red celular de la reivindicación 8, en la que:

cada convertidor del primer conjunto de convertidores está adaptado: (a) para convertir señales de red de distribución de enlace descendente a señales celulares de enlace descendente, (b) para amplificar las señales 60 celulares de enlace descendente, y (c) para convertir señales celulares de enlace ascendente en señales de red de distribución, y

cada convertidor del segundo conjunto de convertidores está adaptado: (a) para convertir señales celulares de enlace descendente en señales de red de distribución, (b) para convertir señales de red de distribución de enlace 65 ascendente en señales celulares.

11. La red celular de la reivindicación 1, en la que múltiples señales celulares se multiplexan en la red de distribución colocándolas en diferentes frecuencias de RF.

12. La red celular de la reivindicación 2, en la que se usa multiplexación de múltiple longitud de onda óptica para 5 multiplexar múltiples señales celulares en la red de distribución.

13. La red celular de la reivindicación 12, en la que:

se distribuyen múltiples longitudes de onda mediante la red de distribución y se reciben en la pluralidad de postes o mástiles existentes;

la red celular de distribución comprende adicionalmente un discriminador en cada uno de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes para seleccionar un subconjunto de múltiples longitudes de onda.

14. La red celular de la reivindicación 12, en la que diferentes operadores celulares usan diferentes longitudes de onda ópticas de las múltiples longitudes de onda para implementar que se comparta la red celular de distribución entre múltiples operadores celulares.

15. La red celular de la reivindicación 1, en la que el primer conjunto de convertidores que están acoplados a las antenas están construidos con amplificadores de RF de enlace descendente de menor potencia que usan menos de 40 vatios, con el fin de reducir el tamaño de la unidad remota.

16. La red celular de la reivindicación 1, en la que la red de distribución se dispone usando una arquitectura en doble estrella, con una red primaria en estrella adaptada para distribuir señales desde un emplazamiento primario de

concentrador hasta emplazamientos secundarios de concentrador, y con un conjunto de redes secundarias en estrella adaptado para distribuir las señales desde los emplazamientos secundarios de concentrador hasta la pluralidad de postes o mástiles existentes.

17. La red celular de la reivindicación 16, en la que las redes primaria y secundaria están adaptadas para usar al menos uno de diferentes medios y de diferentes protocolos de transporte para distribuir las señales.

18. La red celular de la reivindicación 17, en la que la primera red en estrella comprende enlaces de fibra óptica y la segunda red en estrella comprende enlaces de espacio libre.

19. La red celular de la reivindicación 18, en la que los enlaces de espacio libre comprenden enlaces de microondas.

20. La red celular de la reivindicación 18, en la que los enlaces de libre espacio comprenden enlaces ópticos.

21. La red celular de la reivindicación 1, en la que la recepción de enlace ascendente desde las antenas se combina en el equipo de capacidad de la estación base para proporcionar diversidad de recepción.

22. La red celular de la reivindicación 21, que comprende adicionalmente un dispositivo dedicado de conmutador en el equipo de capacidad de la estación base, configurado para seleccionar la mejor señal de recepción de enlace ascendente.

23. La red celular de la reivindicación 21, que comprende adicionalmente un dispositivo dedicado de combinación de recepción en el equipo de capacidad de la estación base, configurado para que múltiples señales combinadas de enlace ascendente formen una señal óptima de recepción de enlace ascendente.

24. La red celular de la reivindicación 21, en la que diferentes señales de antena de enlace ascendente desde diferentes postes o mástiles de entre la pluralidad de ellos existentes se colocan en diferentes puertos de diversidad de recepción y de recepción de enlace ascendente en estaciones base existentes en el equipo de capacidad de la estación base.

25. La red celular de la reivindicación 1, en la que una señal de enlace descendente del equipo de capacidad de la estación base se transmite desde múltiples antenas en múltiples postes o mástiles de entre la pluralidad de ellos existentes para proporcionar diversidad de transmisión.

26. La red celular de la reivindicación 15, que comprende adicionalmente una pluralidad de placas conductoras del calor, comprendiendo cada placa conductora del calor unos medios conductores del calor seleccionados para proporcionar una capacidad de disipación del calentamiento, y estando formada para unir uno correspondiente de entre los amplificadores de RF de enlace descendente de baja potencia a uno correspondiente de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes y para usar el metal de la pluralidad de postes o mástiles existentes como disipador del calor.

27. La red celular de la reivindicación 1, en la que: el primer conjunto de convertidores contiene dos conjuntos de equipos para convertir dos diferentes bandas de RF entre señales ópticas y de RF;

la red óptica de distribución está adaptada para transportar dos conjuntos de señales ópticas que representan señales de RF desde las dos diferentes bandas de RF; y

el convertidor del emplazamiento de la estación base contiene dos conjuntos de equipo para convertir dos diferentes bandas de RF entre señales ópticas y de RF.

28. La red celular de la reivindicación 26, en la que cada uno de los amplificadores de RF de enlace descendente de baja potencia está unido a un alojamiento a través de una unión conductora del calor, y el alojamiento está unido al poste o mástil existente a través de una placa intermedia conductora del calor que está provista de accesorios por un lado para unirse mediante pernos al poste o mástil existente y es plana por el otro lado para unirse al alojamiento.

29. La red celular de la reivindicación 28, en la que al menos una de entre la pluralidad de placas conductoras del calor y uno correspondiente de entre los amplificadores de RF de enlace descendente de baja potencia están montados fuera de uno correspondiente de entre la pluralidad de postes o mástiles existentes.

30. La red celular de la reivindicación 28, en la que al menos una de entre la pluralidad de placas conductoras del calor y uno correspondiente de entre los amplificadores de RF de enlace descendente de baja potencia están montados dentro de uno correspondiente de entre la pluralidad de postes o mástiles.