探討XPON在寬帶業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展中的應(yīng)用

孫喜成

【摘 要】數(shù)字化、智能化、綜合化成為未來通信網(wǎng)發(fā)展的方向，而XPON作為新一代的光纖接入技術(shù)，其已經(jīng)成為未來通信網(wǎng)發(fā)展中重要的組成部分。本文從XPON產(chǎn)生的技術(shù)背景和原理入手，探討XPON技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并通過分析寬帶業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展形勢(shì)，探討XPON在寬帶業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】XPON；寬帶；協(xié)同發(fā)展

XPON作為新一代光纖接入技術(shù)，在抗干擾性、帶寬特性、接入距離、維護(hù)管理等方面均具有巨大優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用得到了全球運(yùn)營(yíng)商的高度關(guān)注，尤其在鐵通公司寬帶業(yè)務(wù)的開展中，XPON體現(xiàn)出了一定的優(yōu)勢(shì)。

1 概述

1.1 XPON產(chǎn)生的技術(shù)背景

三網(wǎng)融合，是指廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，其中互聯(lián)網(wǎng)是核心。現(xiàn)階段，三網(wǎng)融合并不意味著電信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而主要是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，網(wǎng)絡(luò)層上可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，形成無縫覆蓋，業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉，應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，在經(jīng)營(yíng)上互相競(jìng)爭(zhēng)、互相合作，朝著向用戶提供多樣化、多媒體化、個(gè)性化服務(wù)的同一目標(biāo)逐漸交匯在一起，行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一[1]。三網(wǎng)融合，在概念上從不同角度和層次上分析，可以涉及到技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、行業(yè)融合、終端融合及網(wǎng)絡(luò)融合。目前更主要的是應(yīng)用層次上互相使用統(tǒng)一的通信協(xié)議[2]。IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)就是新一代電信網(wǎng)的基礎(chǔ)，是我們所說的三網(wǎng)融合的結(jié)合點(diǎn)。而隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，為綜合傳送各種業(yè)務(wù)信息提供了必要的帶寬和傳輸高質(zhì)量，成為三網(wǎng)業(yè)務(wù)的理想平臺(tái)。

1.2 XPON技術(shù)原理

XPON技術(shù)以光纖為傳輸媒質(zhì)，采用波分復(fù)用技術(shù)，具備高接入帶寬，全程無源分光傳輸，在管理和運(yùn)維、帶寬性能、綜合業(yè)務(wù)提供、帶寬分配策略、組網(wǎng)靈活性等方面，相比其他光接入技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)[3]。XPON光接入技術(shù)中比較成熟的EPON和GPON，均是由局端OLT、用戶端ONU設(shè)備和無源光分配網(wǎng)絡(luò)ODN組成。其中ODN網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備是XPON綜合接入中的重要一環(huán)，涉及到全新光纖網(wǎng)絡(luò)的組建和應(yīng)用，相關(guān)ODN設(shè)備及組網(wǎng)成本，已成為制約XPON應(yīng)用的重要因素。

PON是指ODN中不含有任何電子器件及電子電源，ODN全部由光分路器等無源器件組成，不需要有貴重的有源電子設(shè)備。PON是一種點(diǎn)到多點(diǎn)（P2MP）結(jié)構(gòu)的無源光網(wǎng)絡(luò)[4]。OLT是為光接入網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)側(cè)與業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)之間的接口，分配和控制信道的連接，并有實(shí)時(shí)監(jiān)控、管理機(jī)維護(hù)功能，OLT經(jīng)一個(gè)活多個(gè)ODN與用戶側(cè)的ONU通信，OLT可以位于交換局內(nèi)部，也可以位于遠(yuǎn)端。ODN由單模光纖和光分路器、光連接器等無源器件組成，是OLT和ONU之間物理連接提供光傳輸媒質(zhì)。ONU是為光接入網(wǎng)提供直接或遠(yuǎn)端的用戶側(cè)家口，其位于ODN用戶側(cè)，主要功能是終結(jié)ODN光信號(hào)，處理光信號(hào)，并為用戶提供業(yè)務(wù)借口。PON（無源光網(wǎng)絡(luò)）的局端設(shè)備OLT（光線路單元）以廣播的方式下行發(fā)送數(shù)據(jù)給客戶端設(shè)備ONU（光網(wǎng)絡(luò)單元），ONU接收廣播幀與符合自己的LLID的幀。ONU以TDMA的方式上行數(shù)據(jù)給OLT，OLT比較LLID注冊(cè)列表接收數(shù)據(jù)。每個(gè)ONU在由局方設(shè)備統(tǒng)一分配的時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)幀；分配的時(shí)隙補(bǔ)償了各個(gè)ONU距離的差距，避免了各個(gè)ONU之間的碰撞[5]。

目前業(yè)內(nèi)普遍看好的xPON技術(shù)有EPON（以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)）和GPON（千兆無源光網(wǎng)絡(luò)），下面就這兩類技術(shù)做個(gè)分類比較。EPON/GEPON融合了PON和以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)化，標(biāo)準(zhǔn)寬松，成本更低；1Gbit/s的高速寬帶，且易于升級(jí)；與現(xiàn)有的以太網(wǎng)兼容，無需協(xié)議轉(zhuǎn)換；具有同時(shí)傳輸TDM、IP數(shù)據(jù)和視頻廣播的能力等優(yōu)點(diǎn)。隨著多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）等新的IP服務(wù)質(zhì)量（QoS）技術(shù)的采用，也可提供一定的QoS保證[6]。

EPON/GEPON技術(shù)目前仍難以支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量；在安全性、可靠性等方面與電信級(jí)的服務(wù)相比仍有差距。GPON技術(shù)針對(duì)1Gbit/s以上的PON標(biāo)準(zhǔn)，除了對(duì)更高速率的支持外，還是一種更佳、支持全業(yè)務(wù)、效率更高的解決方案。引入通用成幀協(xié)議（GFP） ，能將任何類型和任何速率的業(yè)務(wù)進(jìn)行原有格式封裝后經(jīng)由PON傳輸，而且GFP幀頭包含幀長(zhǎng)度指示字節(jié)，可用于可變長(zhǎng)度數(shù)據(jù)包的傳遞，大大提高了傳輸效率。因此能更簡(jiǎn)單、通用、高效地支持全業(yè)務(wù)[7]。雖然EPON以及GPON有自己不同的技術(shù)，但是兩者有相同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相似的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)，均面向相同的光接入網(wǎng)應(yīng)用，并非不可融合，而下一代PON網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)xPON可以同時(shí)支持這兩種標(biāo)準(zhǔn)，即xPON設(shè)備可以根據(jù)用戶的不同需求提供不同形式的PON接入，解決了兩種技術(shù)不兼容性問題。同時(shí)xPON系統(tǒng)提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)可以管理各種業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)具有嚴(yán)格QoS保障的全業(yè)務(wù)（包括ATM， Ethernet， TDM）支持能力，通過WDM支持下行有線電視傳輸；同時(shí)可以自動(dòng)識(shí)別EPON，GPON接入卡加入、撤銷；真正同時(shí)兼容EPON以及GPON網(wǎng)絡(luò)[8]。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)管理者來說所有管理、配置都是針對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行的，而不用考慮EPON和GPON技術(shù)上的差異。也就是說，EPON和GPON的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于網(wǎng)管是透明的，兩者的差異被屏蔽掉后提供給上層統(tǒng)一的接口。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)是本系統(tǒng)最大優(yōu)勢(shì)之一，真正實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)不同的PON技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)管理層面上的統(tǒng)一。

1.3 XPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)

1.3.1 XPON網(wǎng)絡(luò)參數(shù)如下：

（1）多業(yè)務(wù)支持能力：實(shí)現(xiàn)具有嚴(yán)格QoS保障的全業(yè)務(wù)（包括ATM， Ethernet， TDM）支持能力，對(duì)于業(yè)務(wù)最優(yōu)化，通過WDM支持下行有線電視傳輸；

（2）EPON，GPON接入卡的自動(dòng)識(shí)別、管理；

（3）支持1：32的分支能力；

（4）傳輸距離不大于20公里；

（5）上下行對(duì)稱線路速率1.244Gbit/s. 支持端口流量統(tǒng)計(jì)功能；

（6）支持動(dòng)態(tài)和靜態(tài)帶寬分配功能。

（7）支持多播和組播功能。

1.3.2 XPON網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)指標(biāo)[9]：

（1）系統(tǒng)容量：系統(tǒng)具有大容量IP交換內(nèi)核（30G）提供10G以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口，每一OLT可以支持36個(gè)PON網(wǎng)絡(luò)。

（2）多業(yè)務(wù)接口：支持TDM，ATM，Ethernet，CATV，并提供嚴(yán)格的QoS保證，可以充分包括已有的業(yè)務(wù)。真正做到支持業(yè)務(wù)的平滑升級(jí)。

（3）系統(tǒng)高可靠性及可用性要求：系統(tǒng)提供可選的1+1保護(hù)倒換機(jī)制，充分滿足電信網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的要求，倒換時(shí)間少于50ms。

（4）網(wǎng)絡(luò)范圍：可配置的10，20Km網(wǎng)徑，充分滿足接入網(wǎng)的要求。

（5）統(tǒng)一系統(tǒng)管理軟件平臺(tái)：對(duì)于不同的接入方式，具備統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)

2 XPON在寬帶業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展中的應(yīng)用

近年來，隨著光纖接入技術(shù)迅猛發(fā)展，XPON技術(shù)的不斷成熟，以 XPON 為代表的光接入技術(shù)建設(shè)成本相對(duì)較低，從而使得XPON廣泛地應(yīng)用在各大運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中。目前，移動(dòng)協(xié)同發(fā)展有了一定的成績(jī)，在這個(gè)新形勢(shì)下，通信網(wǎng)應(yīng)改變傳統(tǒng)的，以電纜和DSLAM 為主要接入方式的寬帶發(fā)展模式，確保經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，可采用光纖接入作為寬帶業(yè)務(wù)的主要手段，進(jìn)而，推動(dòng)光纖接入技術(shù)在鐵通的運(yùn)用，最終提高通信網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，并滿足通信網(wǎng)未來發(fā)展需要。通信網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，為了順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展方向，鐵通應(yīng)積極推廣將以 PON 為主的光纖接入方式作為未來通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的主要手段[10]。

眾所周知，XPON 技術(shù)目前廣泛應(yīng)用在寬帶網(wǎng)絡(luò)接入中，其采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入的方式，具有網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積大、接入距離遠(yuǎn)、下行帶寬高等特點(diǎn)，同時(shí)，XPON采用單纖傳輸，能大幅度提升寬帶網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。如今，固話語(yǔ)音業(yè)務(wù)不斷萎縮，移動(dòng)語(yǔ)音業(yè)務(wù)正逐步取代固話業(yè)務(wù)。如何減緩固話語(yǔ)音業(yè)務(wù)的下滑速度，保證公司效益，也成為鐵通公司的當(dāng)務(wù)之急。那么當(dāng)前與移動(dòng)開展業(yè)務(wù)協(xié)同中，在以 XPON接入方式發(fā)展寬帶業(yè)務(wù)的同時(shí)，為了提升用于語(yǔ)音業(yè)務(wù)質(zhì)量，主要從以下幾方面入手。

2.1 把語(yǔ)音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)進(jìn)行分離

（1）ONU 根據(jù)物理端口添加 vlan 標(biāo)簽。

（2）OLT 根據(jù)不同的標(biāo)簽把語(yǔ)音流和數(shù)據(jù)流分離，語(yǔ)音業(yè)務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)物理上分別指向不同的上聯(lián)端口；互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)通過 FE 或 GE 端口直接或通過匯聚交換機(jī)與鐵通城域網(wǎng) BAS 相連，語(yǔ)音業(yè)務(wù)通過專線接入 SBC。

（3）VLAN 用于實(shí)現(xiàn)用戶和業(yè)務(wù)的隔離、標(biāo)示、管理和控制，包括管理 VLAN 和用戶業(yè)務(wù) VLAN。XPON 網(wǎng)絡(luò)的 VLAN 規(guī)劃應(yīng)該與IP 城域網(wǎng)相協(xié)調(diào)，VLAN 的規(guī)劃應(yīng)該按照全覆蓋的方式進(jìn)行規(guī)劃，即確保為每個(gè)用戶預(yù)留 VLAN，以避免由于將來用戶增加導(dǎo)致現(xiàn)有VLAN 進(jìn)行大幅調(diào)整的情況發(fā)生[11]。

2.2 SBC 的設(shè)置和到 SBC 的連接

（1）SBC 的設(shè)置。現(xiàn)階段用戶規(guī)模較小的情況下，建議利用移動(dòng)已經(jīng)有的 SBC，可以快速地實(shí)現(xiàn)鐵通 XPON 用戶的語(yǔ)音業(yè)務(wù)接入；在鐵通用戶大規(guī)模割接到移動(dòng) IMS 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)，建議為鐵通新建專用 SBC。

（2）OLT 到 SBC 的連接。在鐵通城域網(wǎng)內(nèi)設(shè)置一對(duì)匯聚設(shè)備 SR，負(fù)責(zé)鐵通本地所有 OLT 語(yǔ)音業(yè)務(wù)端口的匯聚，OLT 雙上聯(lián)至一對(duì) SR 形成雙路由保護(hù)；鐵通 SR 通過專線與設(shè)置在 SBC 前的專用 CE 相連，接入移動(dòng) SBC；移動(dòng) SBC 部署虛擬 SBC 策略，接入側(cè)部署鐵通城域網(wǎng)地址，在移動(dòng) CMNET CE 上部署 VRF 功能，保證CMNET 網(wǎng)絡(luò)和鐵通城域網(wǎng)絡(luò)的隔離。

2.3 與 MGCF、GMSC 的連接

鐵通關(guān)口局不直接與 MGCF 連接，通過移動(dòng)關(guān)口局 GMSC 與MGCF 相連。鐵通關(guān)口局與移動(dòng)關(guān)口局間設(shè)置專用中繼，用于承載鐵通 IMS 用戶的話務(wù)，方便實(shí)現(xiàn)路由控制和計(jì)費(fèi)結(jié)算。

2.4 營(yíng)業(yè)受理和業(yè)務(wù)開展

方案 1：鐵通 BOSS 負(fù)責(zé)營(yíng)業(yè)受理和業(yè)務(wù)營(yíng)銷和發(fā)展，利用現(xiàn)有營(yíng)業(yè)受理流程，完成網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)查，以自動(dòng)或工單方式實(shí)現(xiàn)接入設(shè)備的數(shù)據(jù)制作，裝維人員接收工單完成上門跳線、安裝等工作；移動(dòng) CM-IMS 核心網(wǎng)各相關(guān)網(wǎng)元為鐵通提前、批量開用戶數(shù)據(jù)。

方案 2：省移動(dòng) BOSS 負(fù)責(zé)營(yíng)業(yè)受理和業(yè)務(wù)開展，鐵通營(yíng)業(yè)廳設(shè)置移動(dòng) BOSS 終端；鐵通 XPON 網(wǎng)管向移動(dòng) BOSS 開放接口，移動(dòng)CM-IMS 核心網(wǎng)各相關(guān)網(wǎng)元和接入設(shè)備上用戶數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行開通，鐵通裝維人員接受移動(dòng)的工單完成上門跳線、安裝等工作。

2.5 計(jì)費(fèi)和賬務(wù)實(shí)現(xiàn)

方案 1：鐵通 BOSS 負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)，移動(dòng) BOSS 對(duì)鐵通 IMS 用戶不計(jì)費(fèi)。在移動(dòng)關(guān)口局和鐵通關(guān)口局之間設(shè)置專用中繼，鐵通 IMS用戶的所有發(fā)話都先指向鐵通關(guān)口局，在鐵通網(wǎng)內(nèi)送至鐵通省智能網(wǎng) SSP；可以利用 APS 業(yè)務(wù)開展預(yù)付費(fèi)，如提供后付費(fèi)則智能網(wǎng)允許用戶透支，由鐵通計(jì)費(fèi)系統(tǒng)在每月出賬后通過 MML 接口對(duì)用戶進(jìn)行自動(dòng)停復(fù)管理。

方案 2：由移動(dòng)完成話單采集、分揀，發(fā)給鐵通計(jì)費(fèi)中心，由鐵通 BOSS 負(fù)責(zé)賬戶處理。鐵通現(xiàn)有計(jì)費(fèi)系統(tǒng)需要支持與移動(dòng)之間的話單傳送接口，支持 3GPP 定義的基于 ASN.1 格式的標(biāo)準(zhǔn) IMS話單格式處理。

方案 3：移動(dòng) BOSS 負(fù)責(zé)計(jì)費(fèi)和賬務(wù)處理，開鐵通發(fā)票，采用代收鐵通費(fèi)用的方式，移動(dòng)向鐵通結(jié)算相關(guān)費(fèi)用。

2.6 呼叫的路由原則策略

路由總體原則：IMS 網(wǎng)絡(luò)與 CS 域之間采用就遠(yuǎn)入 IMS，就近出 IMS 原則；由于行業(yè)監(jiān)管限制，在鐵通和移動(dòng)關(guān)口局實(shí)現(xiàn)融合之前，鐵通 IMS 用戶的網(wǎng)間通話，全部經(jīng)鐵通關(guān)口局迂回； 鐵通 IMS 用戶做主叫時(shí)，可采取兩種方案：1.全部呼叫到鐵通關(guān)口局迂回，由鐵通智能網(wǎng) SSP 進(jìn)行計(jì)費(fèi)；2.所有呼叫都不迂回，移動(dòng) BOSS 進(jìn)行話單分揀并進(jìn)行計(jì)費(fèi)賬務(wù)處理[12]。

3 XPON發(fā)展趨勢(shì)

下一代PON技術(shù)必須滿足幾個(gè)基本要求：其一，應(yīng)支持與現(xiàn)有PON技術(shù)共存于ODN中；其二，需有更高的帶寬能力及更好的業(yè)務(wù)隔離能力；其三，成本要有競(jìng)爭(zhēng)力。為滿足光纖接入網(wǎng)高帶寬、多業(yè)務(wù)、低成本平滑演進(jìn)的需要，引入WDM技術(shù)是光纖接入網(wǎng)最優(yōu)演進(jìn)方案。WDM技術(shù)正是在4個(gè)方面具有突出優(yōu)勢(shì)：一是，基于WDM技術(shù)，可以充分利用光纖的Tbit量級(jí)的帶寬容量，大大擴(kuò)增了光纖承載用戶數(shù)量；二是，采用不同的波長(zhǎng)承載不同業(yè)務(wù)，滿足多業(yè)務(wù)承載的業(yè)務(wù)隔離需要；三是，波長(zhǎng)疊加方式對(duì)已經(jīng)承載的業(yè)務(wù)沒有任何影響，可以實(shí)現(xiàn)平滑無縫演進(jìn)；四是，WDM疊加方案在GPON向10G GPON升級(jí)的過程中已經(jīng)驗(yàn)證。從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，在PON網(wǎng)絡(luò)引入WDM技術(shù)的理念正得到各方面的認(rèn)同。WDM技術(shù)雖然擁有多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，但引入到接入網(wǎng)還有很多工作要做，標(biāo)準(zhǔn)還在制訂之中，在成本上也有很大下降空間，同時(shí)由于高帶寬業(yè)務(wù)未形成規(guī)模，所以相關(guān)產(chǎn)業(yè)尚處于初級(jí)階段。因此，PON技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，需業(yè)界人士把握業(yè)務(wù)需求的情況，通過多方推動(dòng)完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并從技術(shù)研發(fā)到技術(shù)部署等各個(gè)階段綜合考慮，實(shí)現(xiàn)PON網(wǎng)絡(luò)高帶寬、多業(yè)務(wù)、低成本可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，XPON技術(shù)處于快速發(fā)展階段，通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中應(yīng)對(duì)XPON有科學(xué)的、長(zhǎng)期的規(guī)劃發(fā)展目標(biāo)，從而，可以應(yīng)對(duì)其在寬帶業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展及未來技術(shù)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備升級(jí)和擴(kuò)容等方面的要求。

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[責(zé)任編輯：薛俊歌]