数字光纤直放站的冗余备份近端机、远端机及其系统的制作方法

本发明涉及移动通信领域，具体而言，本发明涉及一种数字光纤直放站的冗余备份近端机、远端机及其系统。

背景技术：

随着高速铁路网络建设的快速发展，GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway，铁路运输指挥专用综合移动通信系统)光纤直放站已成为铁路移动通信网络中的重要组成部分。由于铁路移动通信的特殊性，网络中的GSM-R光纤直放站必须具备冗余备份技术，以提高移动网络通信的可靠性。目前，铁路移动通信网络中逐步采用1+1单机模块冗余备份技术的GSM-R数字光纤直放站。但是，现有技术中，数字中频模块与数字光模块集成，数字中频模块切换时，需将数字光模块同时切换，可靠性存在不足，参考图1。所以现有的移动网络通信的可靠性与稳定性还有待进一步提高。

技术实现要素：

本发明的首要目的旨在提供一种数字光纤直放站的冗余备份近端机；

本发明的第二目的旨在提供一种数字光纤直放站的冗余备份远端机；

本发明的第三目的旨在提供一种数字光纤直放站的冗余备份系统。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种数字光纤直放站的冗余备份近端机，所述近端机包括依次连接的近端双工器模块、至少两个近端数字监控模块、近端光接口板模块，其中，所述近端光接口板模块包含近端数字光模块，各个近端数字监控模块并联在所述近端双工器模块与所述近端数字光接口板模块之间。

优选地，所述近端光接口板模块包含至少两个近端数字光模块。

一种数字光纤直放站的冗余备份远端机，所述远端机包括依次连接的远端光接口板模块、至少两个远端数字监控模块、功放模块以及远端低噪放双工器模块，其中，所述远端光接口板模块包含远端数字光模块；在下行通道当中，各个远端数字监控模块并联在所述远端数字光接口板模块与功放模块之间；在上行通道当中，所述各个远端数字监控模块并联在所述远端数字光接口板模块与所述远端低噪放双工器模块之间。

优选地，所述远端光接口板模块包含至少两个远端数字光模块。

优选地，所述功放模块包括至少两个功放单元与大功率射频开关单元，其中，各个功放单元的输入端分别与各个远端数字监控模块射频连接，各个功放单元的输出端分别与所述大功率射频开关单元射频连接，所述大功率射频开关单元与所述远端低噪放双工器模块射频连接。

优选地，所述远端低噪放双工器模块包括上行主通道低噪放和上行分集通道低噪放，且分别与各个远端数字监控模块射频连接，其中，所述上行主通道低噪放和上行分集通道低噪放中均设有第一射频通道和第二射频通道。

一种数字光纤直放站的冗余备份系统，包括近端机、远端机以及连接所述近端机和远端机的光纤，其中，所述远端机包括依次连接的远端光接口板模块、至少两个远端数字监控模块、功放模块以及远端低噪放双工器模块，其中，所述远端光接口板模块包含至少两个远端数字光模块；在下行通道当中，各个远端数字监控模块并联在所述远端数字光接口板模块与功放模块之间；在上行通道当中，所述各个远端数字监控模块并联在所述远端数字光接口板模块与所述远端低噪放双工器模块之间。

优选地，所述远端光接口板模块包含至少两个远端数字光模块；和/或，

所述功放模块包括至少两个功放单元与大功率射频开关单元，其中，各个功放单元的输入端分别与各个远端数字监控模块射频连接，各个功放单元的输出端分别与所述大功率射频开关单元射频连接，所述大功率射频开关单元与所述远端低噪放双工器模块射频连接；和/或，

所述远端低噪放双工器模块包括上行主通道低噪放和上行分集通道低噪放，且分别与各个远端数字监控模块射频连接，其中，所述上行主通道低噪放和上行分集通道低噪放中均设有第一射频通道和第二射频通道。

优选地，所述近端机包括依次连接的近端双工器模块、至少两个近端数字监控模块、近端光接口板模块，其中，所述近端光接口板模块包含近端数字光模块，各个近端数字监控模块并联在所述近端双工器模块与所述近端数字光接口板模块之间。

优选地，所述近端光接口板模块包含至少两个近端数字光模块，其中，各个近端数字光模块分别与各个远端数字光模块通过所述光纤相连。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明的实施例中，近端数字监控模块通过高速数据接口与近端光接口板模块连接，近端数字光模块包含于近端光接口板模块中，实现将近端数字监控模块与近端数字光模块分离，从而各自独立的冗余备份，即近端数字监控模块间切换时，近端数字光模块间无须切换；反之亦然；

同理地，远端数字监控模块与远端数字光模块亦可独立的冗余备份，远端数字监控模块间切换时，远端光模块无需切换；反之亦然。

由此，可提高近端数字监控模块和远端数字监控模块间切换时的容错率；提高数字光纤直放站系统异常处理的可靠性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有技术中数字光纤直放站冗余备份系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中数字光纤直放站冗余备份近端机的结构示意图；

图3为本发明实施例中数字光纤直放站冗余备份远端机的结构示意图；

图4为本发明实施例中数字光纤直放站冗余备份系统的结构示意图；

图5为本发明实施例中数字光纤直放站冗余备份近端机及远端机中数字监控模块与数字光模块的备份工作原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图2为本发明实施例的数字光纤直放站的冗余备份近端机1的结构示意图，所述近端机1包括依次连接的近端双工器模块11、至少两个近端数字监控模块121、122、近端光接口板模块13，其中，所述近端光接口板模块13包含近端数字光模块，近端数字监控模块121和122并联在所述近端双工器模块11与所述近端数字光接口板模块13之间。

具体地，所述近端光接口板模块13包含至少两个近端数字光模块131、132，本发明的实施例中，所述近端光接口板模块13可插设有4对(8个)互为热备份的近端数字光模块，所述近端数字光模块131与132互为热备份，当近端数字光模块131出现异常时，切换到近端数字光模块132继续工作，反之亦然。

所述近端数字监控模块121和122互为热备份，通过数据线连接以实时监控对方的状态，当近端数字监控模块121出现异常时，近端数字监控模块122监控到近端数字监控模块121的异常情况，切换到近端数字监控模块122继续工作，反之亦然。

由此，实现近端数字监控模块间121、122与近端数字光模块131、132独立冗余备份，即近端数字监控模块121与122间切换时，近端数字光模块131与132间无须切换，反之亦然。从而提高近端机中近端数字监控模块与近端数字光模块冗余备份的可靠性。

所述近端数字监控模块121、122和近端光接口板模块13上分别设有高速数据接口(未标示，下同)，所述近端数字监控模块121、122借助所述高速数据线分别与近端光接口板模块13连接。

所述近端数字监控模块121、122分别与近端双工器模块11射频连接。所述近端双工器模块11上设有TX/RX和RX端口，用于接收基站的信号或输出信号，其中，所述近端机中包含上行通道与下行通道。

图3为本发明实施例的数字光纤直放站的冗余备份远端机2的结构示意图。所述远端机2包括依次连接的远端光接口板模块21、至少两个远端数字监控模块221、222、功放模块23以及远端低噪放双工器模块24，其中，所述远端光接口板模块21包含远端数字光模块；在下行通道当中，远端数字监控模块221、222并联在所述远端数字光接口板模块21与功放模块23之间；在上行通道当中，远端数字监控模块221、222并联在所述远端数字光接口板模块21与所述远端低噪放双工器模块24之间。

所述远端数字监控模块221和222互为热备份，相互之间通过数据线连接以实时监控对方的状态，当远端数字监控模块221出现异常时，远端数字监控模块222监控到远端数字监控模块221的异常情况，切换到远端数字监控模块222继续工作，反之亦然。

具体地，所述远端光接口板模块21包含至少两个远端数字光模块211、212，本发明的实施例中，所述远端光接口板模块21可插设有4对(8个)互为热备份的近端数字光模块，所述远端数字光模块211与212互为热备份，当远端数字光模块211出现异常时，切换到远端数字光模块212继续工作，反之亦然。

由此，实现远端数字监控模块221、222间与远端数字光模块211、212的独立冗余备份，即远端数字监控模块221与222间切换时，远端数字光模块211与212间无须切换，反之亦然。从而提高远端机中远端数字监控模块与远端数字光模块冗余备份的可靠性。

具体地，所述功放模块23包括至少两个功放单元231、232与大功率射频开关单元233，其中，功放单元231、232的输入端分别与远端数字监控模块221、222射频连接，功放单元231、232的输出端分别与所述大功率射频开关单元233射频连接，所述大功率射频开关单元233与所述远端低噪放双工器模块24射频连接。所述功放单元231、232结合大功率射频开关单元233互为冷备份，即功放单元231工作时，连接大功率射频开关单元233与功放单元231，断开功放单元232与大功率射频开关单元233的连接；当功放单元231出现异常时，断开功放单元231与大功率射频开关单元233的连接，并连接所述功放单元232与大功率射频开关单元233，使得功放模块23可继续工作。

具体地，所述远端低噪放双工器模块24包括上行主通道低噪放241和上行分集通道低噪放242，且分别与远端数字监控模块221、222射频连接，其中，所述上行主通道低噪放241设有第一射频通道2411和第二射频通道2412，所述上行分集通道低噪放242中设有第一射频通道2421和第二射频通道2422。所述上行主通道低噪放241的第一射频通道2411和第二射频通道2412互相独立，互为冷备份，当第一射频通道2411出现异常时，切换到第二射频通道2412继续工作，反之亦然；同理，所述上行分集通道低噪放242的第一射频通道2421和第二射频通道2422互相独立，互为冷备份，当第一射频通道2421出现异常时，切换到第二射频通道2422继续工作，反之亦然。

所述远端低噪放双工器模块24上设有TX/RX和RX端口，用于接收天线馈电系统发射的信号或输出基站发射的信号。

如图4所示，为本发明实施例的数字光纤直放站的冗余备份系统1000的结构示意图，包括近端机1、远端机2以及连接所述近端机和远端机的光纤3，其中，所述远端机2包括依次连接的远端光接口板模块21、至少两个远端数字监控模块221和222、功放模块23以及远端双工器模块24，其中，所述远端光接口板模块21包含至少两个远端数字光模块211、212；在下行通道当中，远端数字监控模块221和222并联在所述远端数字光接口板模块21与功放模块23之间；在上行通道当中，远端数字监控模块221和222并联在所述远端数字光接口板模块21与所述远端低噪放双工器模块24之间。

具体地，所述远端光接口板模块21包含至少两个远端数字光模块211、212，所述远端数字光模块通过光纤3分别与近端数字光模块131、132连接；和/或，

所述功放模块23包括至少两个功放单元231、232与大功率射频开关单元233，其中，功放单元231、232的输入端分别与各个远端数字监控模块射频连接，各个功放单元的输出端分别与所述大功率射频开关单元233射频连接，所述大功率射频开关单元233与所述远端低噪放双工器模块射频24连接；和/或，

所述远端低噪放双工器模块24包括上行主通道低噪放241和上行分集通道低噪放242，且分别与各个远端数字监控模块射频连接，其中，所述上行主通道低噪放241中设有第一射频通道2411和第二射频通道2412，上行分集通道低噪放242中设有第一射频通道2421和第二射频通道2422。

所述近端机1包括依次连接的近端双工器模块11、至少两个近端数字监控模块121和122、近端光接口板模块13，其中，所述近端光接口板模块13包含近端数字光模块，各个近端数字监控模块并联在所述近端双工器模块11与所述近端数字光接口板模块13之间。

所述近端光接口板模块13包含至少两个近端数字光模块131和132，其中，各个近端数字光模块分别与各个远端数字光模块通过所述光纤3相连。

本发明的数字光纤直放站中的信号流向为：

下行通道中，无线信号从基站中耦合出来后，经近端机1中近端双工器模块11、近端数字监控模块12与近端光接口板模块13，通过电光转换，将电信号转变为光信号，从近端机输入至光纤3，经过光纤3传输到远端机2中，依次流经远端光接口板模块21、远端数字监控模块22，把光信号转变为电信号，进入功放模块23进行放大，信号经过放大后经远端低噪放双工器模块24送入发射天线，覆盖目标区域。上行通道的工作原理也一样，手机等终端发射的信号通过接收天线至远端机，再到近端机，最后回到基站。

如图5所示，为本发明实施例的数字光纤直放站的冗余备份系统中近端机及远端机中数字监控模块与数字光模块备份的工作原理示意图：

假设系统启动默认状态(即近端数字监控模块121，近端数字光模块131，远端数字光模块211，远端数字监控模块221，功放单元231，上行主通道低噪放第一射频通道2411，上行分集通道低噪放第一射频通道2421为主用)；以下行通道为例，当系统无异常时，下行信号由TX/RX端口输入，通过近端双工器模块11分别输入近端数字监控模块121和近端数字监控模块122，根据系统默认状态，近端数字监控模块121为主用状态(对近端光模块接口板模块13具有控制权)，下行信号经过近端数字监控模块121输出到近端光接口板模块13，此时近端数字监控模块122处于备用状态，不输出信号，但与近端数字监控模块121存在实时数据交互以监控其是否出现异常状态；近端光接口板模块13上的近端数字光模块131和132同时接收到下行信号，通过光纤3传输到远端光接口模块21上的远端数字光模块211和212，远端数字光模块211和212接收到的信号通过高速数据线同时进入远端数字监控模块221和远端数字监控模块222，其中远端数字监控模块221处于主用状态(对远端光接口板模块21、功放单元231、功放单元232、大功率射频开关233、上行主通道低噪放241及上行分集通道低噪放242具有控制权)，根据默认设置，接收远端数字光模块211传来的信号，同时将信号输出到功放单元231和功放单元232，但不处理远端数字光模块212传来的信号；功放单元231与大功率射频开关单元233相连接，输出到远端低噪放双工器模块24，经TX/RX端口输出至天馈系统。远端数字监控模块222处于备用状态，不输出信号，但与远端数字监控模块221存在实时数据交互以监控其状态；功放单元232处于备用状态，并与大功率射频开关单元233断开连接。

当近端数字监控模块121出现异常时(可以是硬件异常，也可以是数字或监控软件异常)，近端数字监控模块122监测到异常，启动备份切换流程，将近端数字监控模块122置为主用，同时关闭近端数字监控模块121的信号输出，并上报告警，等待修复；近端数字监控模块121得到修复后，如监控到近端数字监控模块122出现异常，再次启动备份切换流程。其他模块不受备份切换影响，从而使系统可以继续正常工作。

当远端数字监控模块221出现异常时(可以是硬件异常，也可以是数字或监控软件异常)，远端数字监控模块222监测到异常，启动备份切换流程，将远端数字监控模块222设置为主用，同时关闭远端数字监控模块221输出，并上报告警，等待修复；远端数字监控模块221得到修复后，如监控到远端数字监控模块222出现异常，再次启动备份切换流程。其他模块不受备份切换影响，从而使系统可以继续正常工作。

当近端数字光模块131出现异常时(可以是硬件异常，也可以是软件异常，或者光纤链路异常)，此时主用的近端数字监控模块121和远端数字监控模块221启动备份切换流程，将近端数字光模块132置为主用，同时关闭近端数字光模块131输出，并上报告警，等待修复，同时远端主用的远端数字监控模块221不再远端数字光模块211传来的信号，转为处理远端数字光模块212传来的信号；近端数字光模块131得到修复后，如判断近端数字光模块132出现异常，再次启动备份切换流程。从而使系统可以继续正常工作。

当远端数字光模块211出现异常时(可以是硬件异常，也可以是软件异常，后者光纤链路异常)，此时主用的近端数字监控模块121和远端数字监控模块221，启动备份切换流程，将远端数字光模块212置为主用，同时关闭远端数字光模块211输出，并上报告警，等待修复，同时近端主用的数字监控模块121不再处理近端数字光模块131传来的信号，转为处理近端数字光模块132传来的信号；远端数字光模块211得到修复后，如远端数字光模块212出现异常，再次启动备份切换流程。从而使系统可以继续正常工作。

综上所述，本发明的实施例中，近端数字监控模块通过高速数据线与近端光接口板模块连接，近端数字光模块包含于近端光接口板模块中，实现将近端数字监控模块与近端数字光模块分离，从而各自独立的冗余备份，即近端数字监控模块间切换时，近端数字光模块间无须切换；反之亦然。

同理地，远端数字监控模块与远端数字光模块亦可独立的冗余备份，远端数字监控模块间切换时，远端光模块无需切换；反之亦然。

由此，可提高近端数字监控模块和远端数字监控模块间切换时的容错率；提高数字光纤直放站系统异常处理的可靠性。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。