EPON在CDMA基站業(yè)務(wù)承載中的應(yīng)用

丁志彬 吳 飛

【摘要】文章從EPON承載TDM業(yè)務(wù)的原理出發(fā),結(jié)合CDMA基站業(yè)務(wù)承載的技術(shù)要求和現(xiàn)實(shí)需求,提出了通過EPON進(jìn)行CDMA基站業(yè)務(wù)承載的方案,以滿足CDMA基站業(yè)務(wù)承載、室內(nèi)覆蓋業(yè)務(wù)承載及今后Femtocell業(yè)務(wù)承載的需求。經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證,此應(yīng)用效果良好,具有較高的實(shí)用和推廣價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】EPON CES CDMA 基站業(yè)務(wù) 全業(yè)務(wù) Femtocell

定位于下一代接入技術(shù)的EPON技術(shù)依靠成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,強(qiáng)大的數(shù)據(jù)、語音、視頻、TDM等多業(yè)務(wù)支持能力以及完善的維護(hù)管理功能,順應(yīng)當(dāng)今多業(yè)務(wù)承載和網(wǎng)絡(luò)融合的發(fā)展趨勢,在全球范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的商用部署。而固定移動(dòng)全業(yè)務(wù)運(yùn)營也已經(jīng)成為通信行業(yè)的主旋律,對(duì)于原有的無論是固網(wǎng)運(yùn)營商還是移動(dòng)運(yùn)營商而言,在今后的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中能否高效整合固網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)資源,均將對(duì)其建網(wǎng)成本產(chǎn)生重大影響。能否通過廣泛部署的EPON網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步承載移動(dòng)基站業(yè)務(wù),就成了一個(gè)具有重要應(yīng)用價(jià)值的問題。對(duì)于中國電信而言,通過已經(jīng)廣泛部署的EPON網(wǎng)絡(luò)承載CDMA基站業(yè)務(wù)因之具有更為現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用環(huán)境。

1 CES over EPON的原理及特點(diǎn)

1.1 原理

EPON(Ethernet Passive Optical Network)通過單纖波分復(fù)用技術(shù),實(shí)現(xiàn)了上下行對(duì)稱1.25Gbps的高速傳輸速率,其ODN(Optical Distribution Network)為全程無源的光網(wǎng)絡(luò),主干光纖和分支光纖通過1:N或者2:N的無源光分路器聯(lián)接,光分路器最大可達(dá)到32路甚至64路分支,大大降低了光纜資源的耗費(fèi)。同時(shí),EPON基于以太網(wǎng)發(fā)展而來,很好地順應(yīng)了通信行業(yè)IP化的大趨勢,對(duì)VoIP、IPTV、高速上網(wǎng)具有優(yōu)秀的承載性能。

CES(Circuit Emulation Service,電路仿真業(yè)務(wù))技術(shù)通過異步網(wǎng)絡(luò)傳送同步電路,如E1/T1,最初用于ATM上仿真E1/T1,現(xiàn)已擴(kuò)展到IP/Ethernet/EPON網(wǎng)絡(luò)上來。其基本思路是將TDM業(yè)務(wù)通過偽線(Pseudowire)方式承載在分組交換網(wǎng)絡(luò)上,通過在分組交換網(wǎng)中“挖掘”一個(gè)管道——TDM電路,從而使電路兩端的TDM設(shè)備認(rèn)為自身連接的是TDM網(wǎng)絡(luò)。

此處的TDM業(yè)務(wù)主要指基于電路交換的T1/E1、N×64kb/s等傳統(tǒng)TDM業(yè)務(wù),盡管它們的ARPU值已變得越來越低,但仍然是運(yùn)營商現(xiàn)在和未來幾年甚至十幾年的重要利潤來源;且由于用戶習(xí)慣等原因,現(xiàn)網(wǎng)大量的TDM用戶設(shè)備(如PBX系統(tǒng)、2M專線接入終端等)在較長時(shí)期內(nèi)仍將繼續(xù)存在,因此CESoP技術(shù)仍然有其存在的土壤。

目前有4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織從事CESoP技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作,分別是MEF(Metro Ethernet Forum,TDM over Ethernet)、IETF(Internet Engineering Task Force,TDM over IP)、ITU(International Telecommunications Union,TDM over MPLS)及MFA(MPLS and Frame Relay Alliance,TDM over MPLS)。

基于以太網(wǎng)的EPON技術(shù)可以提供以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)組網(wǎng),而通過引入CES技術(shù),EPON很好地解決了TDM業(yè)務(wù)的承載問題。在EPON系統(tǒng)中,CES的原理如圖1所示:

圖1 CES over EPON原理圖

1.2 特點(diǎn)

EPON OLT和EPON ONU作為CES的邊緣終結(jié)點(diǎn),分別內(nèi)置了CES模塊,以完成TDM業(yè)務(wù)的分組、封裝、定時(shí)、同步、解封裝等過程。通過CES技術(shù)在EPON網(wǎng)絡(luò)上承載TDM業(yè)務(wù)具有以下特點(diǎn):

(1)無需更換現(xiàn)網(wǎng)已有交換、傳輸系統(tǒng)及客戶端TDM接入等設(shè)備,使用戶現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)得到無縫繼承,增強(qiáng)用戶業(yè)務(wù)體驗(yàn),進(jìn)而提高用戶忠誠度;

(2)MEF、IETF、ITU和MFA等組織已經(jīng)或正在制定相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),便于同類設(shè)備的互連互通,為今后的大規(guī)模應(yīng)用打下了良好的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ);

(3)EPON的兩級(jí)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、下行廣播方式、上行輪詢機(jī)制、DBA算法及自身的主從同步機(jī)制很好地保障了通過CES方式傳送TDM業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量和同步要求;

(4)通過CES方式在EPON上傳送TDM業(yè)務(wù),時(shí)鐘同步指標(biāo)可以達(dá)到G.823要求,采用再定時(shí)方式時(shí)指標(biāo)優(yōu)于G.823標(biāo)準(zhǔn)要求,可達(dá)到G.813標(biāo)準(zhǔn),滿足3G基站對(duì)時(shí)鐘同步的高精度指標(biāo)要求;

(5)已有多款CES商用芯片可供選擇,具備大規(guī)模商用條件。

2 CES over EPON在CDMA基站業(yè)務(wù)承載中

的應(yīng)用

在CDMA網(wǎng)絡(luò)中,BSC以上的核心網(wǎng)絡(luò),傳送的業(yè)務(wù)以TDM和IP業(yè)務(wù)為主,承載業(yè)務(wù)量大,覆蓋用戶多,需要提供完善的保護(hù)能力,傳輸層適合采用MSTP技術(shù);從BSC到末端基站BTS,業(yè)務(wù)主要以接入、匯聚為主,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑市切畏植?傳送的業(yè)務(wù)以E1為主,接口需求以4～8個(gè)E1為主,在這個(gè)層面上,目前大多數(shù)應(yīng)用通過PDH技術(shù)解決。

2.1 CDMA基站業(yè)務(wù)承載的技術(shù)要求

為了保證正常的通信以及基站之間的平滑切換,CDMA基站業(yè)務(wù)承載首先需要保證E1業(yè)務(wù)的傳送質(zhì)量,主要指標(biāo)包括誤碼率、時(shí)延、抖動(dòng)、時(shí)鐘(頻率)同步精度等,各指標(biāo)的具體要求見表1:

表1 CDMA基站業(yè)務(wù)承載指標(biāo)要求

其次,與GSM及WCDMA技術(shù)不同,CDMA技術(shù)由于采用了同頻時(shí)分的無線信道劃分機(jī)制,在相同頻帶下采用時(shí)間偏移相位差作為信號(hào)編碼的基礎(chǔ)參考量,因此CDMA無線系統(tǒng)內(nèi)所有基站單元均要求進(jìn)行相位同步。如果基站單元間存在時(shí)鐘不同步的現(xiàn)象,則會(huì)造成信道間的相互干擾。CDMA基站的時(shí)間(相位)同步精度要求為3μs。

CDMA基站業(yè)務(wù)承載的E1傳送質(zhì)量通常依靠SDH/PDH系統(tǒng)自身進(jìn)行保證。對(duì)于CDMA網(wǎng)絡(luò)中的高精度時(shí)鐘(頻率及相位)同步要求,目前現(xiàn)網(wǎng)一般采用GPS作為解決方案,即為每個(gè)基站配置單獨(dú)的GPS模塊,通過GPS模塊將衛(wèi)星時(shí)鐘源直接注入基站。

利用EPON承載CDMA基站業(yè)務(wù)需要綜合考慮以上技術(shù)要求。在具備GPS的條件下,EPON承載CDMA基站業(yè)務(wù)可不考慮時(shí)鐘同步要求。

2.2 CES over EPON應(yīng)用于CDMA基站業(yè)務(wù)承載

對(duì)于E1業(yè)務(wù)的透明傳送,實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)及大量的現(xiàn)網(wǎng)商用案例表明,通過CES在EPON中傳送E1業(yè)務(wù)具有與SDH/PDH相同甚至更優(yōu)的性能指標(biāo),已經(jīng)具備規(guī)模替代現(xiàn)網(wǎng)PDH設(shè)備的可行性。對(duì)于上述CDMA基站業(yè)務(wù)承載的指標(biāo),CES over EPON方案的測試數(shù)據(jù)也表明其已經(jīng)完全滿足。

在CDMA基站不具備GPS的條件下,對(duì)于高精度時(shí)鐘(相位)同步的要求,EPON可通過對(duì)高精度時(shí)間同步功能的支持來滿足。OLT側(cè)輸入1pps+TOD或通過FE/GE與1588 Master Clock進(jìn)行時(shí)間同步。基站側(cè)可通過兩種方式獲取時(shí)間同步信息:帶外方式——基站通過1pps+TOD的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步接口與ONU輸出的1pps+TOD進(jìn)行同步;帶內(nèi)方式——基站通過內(nèi)置IEEE 1588 V2功能,通過FE接口與ONU進(jìn)行時(shí)間同步。前者基站無需支持1588 V2協(xié)議,可滿足當(dāng)前基站對(duì)時(shí)間同步的需求,后者可滿足今后基站IP化的發(fā)展需求。

通過對(duì)高精度時(shí)間同步的支持,EPON技術(shù)可使CDMA基站業(yè)務(wù)承載進(jìn)一步擺脫對(duì)GPS的依賴,降低相應(yīng)的GPS部署成本并規(guī)避由于GPS帶來的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全隱患。同時(shí),對(duì)于不便部署GPS的場景,如室內(nèi)覆蓋、Femtocell等,EPON技術(shù)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)固網(wǎng)與CDMA網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載,降低整網(wǎng)CAPEX,大大增強(qiáng)運(yùn)營商全業(yè)務(wù)運(yùn)營的競爭力。

3 應(yīng)用實(shí)例

EPON承載CDMA基站業(yè)務(wù)的承載方案在上海電信現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行了業(yè)務(wù)驗(yàn)證及試商用。在該試商用網(wǎng)絡(luò)中,OLT設(shè)備采用中興ZXA10 C220,上行提供2×STM-1接口,并做主備用保護(hù);ONU設(shè)備采用中興ZXA10 F429,其中一臺(tái)F429下行提供3個(gè)E1作為CDMA 1X業(yè)務(wù)通道,另一臺(tái)F429下行提供3個(gè)E1作為EV-DO業(yè)務(wù)通道;OLT與ONU之間采用2:16分光器,實(shí)現(xiàn)TYPE B主干光纖保護(hù);時(shí)鐘同步通過原有GPS實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示:

圖3 上海電信CDMA基站業(yè)務(wù)EPON承載組網(wǎng)圖

業(yè)務(wù)割接后現(xiàn)場業(yè)務(wù)測試表明,語音業(yè)務(wù)通過1小時(shí)連續(xù)通話測試,通話質(zhì)量良好、信號(hào)穩(wěn)定;EV-DO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定,實(shí)測凈數(shù)據(jù)平均下載速率超過1.5Mbps,在線視頻播放流暢。現(xiàn)網(wǎng)2009年2季度的實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)營進(jìn)一步表明,EPON技術(shù)用于CDMA基站業(yè)務(wù)承載,業(yè)務(wù)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,業(yè)務(wù)質(zhì)量可滿足現(xiàn)網(wǎng)商用需求。

4 小結(jié)

EPON應(yīng)用于CDMA基站業(yè)務(wù)承載,具備良好的技術(shù)基礎(chǔ),同時(shí)與當(dāng)今EPON網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模部署及固定移動(dòng)全業(yè)務(wù)運(yùn)營的行業(yè)發(fā)展趨勢相吻合,可以大幅降低運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本,提升網(wǎng)絡(luò)對(duì)固定移動(dòng)融合業(yè)務(wù)承載的能力,具有很高的現(xiàn)網(wǎng)推行價(jià)值。近期國內(nèi)外EPON在各種制式移動(dòng)基站backhaul中的應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)一步表明,EPON在全業(yè)務(wù)運(yùn)營成為市場主流的行業(yè)背景下,可以實(shí)現(xiàn)更大的應(yīng)用價(jià)值。隨著今后Femtocell技術(shù)的推廣應(yīng)用,作為接入層主流技術(shù)的EPON將進(jìn)一步釋放其潛力。★