通过EPON技术实现接入网FMC

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中国网通集团研究院 冯立华 邵岩 李树明 张震

 

  运营商重组后,如何实现固定、移动的网络融合和业务融合,从而降低CAPEX/OPEX,是运营商当前亟需研究的一个课题。

  从固定网络角度看,按照分层模型,可以把网络划分为核心网、汇聚网、接入网。从移动网络角度看,也可以把网络划分为核心网、汇聚网、(无线)接入网。固定和移动的融合将会在网络的各个层次展开。本文将主要探讨接入网的融合,即未来的接入网络是继续采用目前固网和移动垂直分离的方式,还是采用统一方式。

  固网接入网的发展趋势

  近年来,国内固网运营商一直在大力发展宽带接入业务,对传统语音业务,采用IP化的方式大力发展固网软交换网络建设。同时,2007年后,固网运营商开始进行大规模的“光进铜退”建设,也就是用光接入代替铜线接入推进宽带、窄带综合接入的过程。FTTx建设的大力推进加快了语音业务的IP化进程,推动语音网络朝接入多样化、承载IP化、网络扁平化的方向发展,同时也增加了用户接入带宽,为高带宽业务如IPTV、高清电视等提供了保障。

  电信网络的IP化、宽带化、融合化、扁平化的发展目标成为共识,TDM业务在传输网络容量方面所占比例越来越低。宽带接入网整体架构向网络扁平化的方向发展,光纤尽可能向用户端延伸。城市地区新建小区尽量光纤到楼,主要采用基于PON的FTTB+LAN建设模式;高档住宅区和商务楼开始建设FTTH/O;城市现有区域结合业务需求,开始改造铜缆超长的用户线路,采用FTTB的改造模式;农村地区将光缆推进到行政村和大的自然村,采用FTTN+DSL的建设模式。在“光进铜退”的过程中,接入网从建设模式、设备应用、运营管理等方面加快推进向IP化的方向转变。

  因此,固网接入网的宽带化、IP化、光纤化成为大势所趋。

  移动接入网的发展趋势

  2G/3G的统筹发展是移动运营商关注的重要问题,移动运营商在考虑现有2G网络发展的同时也关注未来3G网络建设的需求。

  移动网GSM/UMTS采用相同的体系结构,分为核心网(CN)和接入网(RAN)部分。GSM接入网由基站控制器BSC和基站BTS组成,UMTS接入网由基站控制器RNC和基站NodeB组成。

  无论是2G网络还是3G网络,移动用户对数据业务的需求保持着强劲的增长趋势,对移动网络和容量将提出更高的要求。在2G时代,单基站几个E1就够用了。但是到了3G时代,单基站的带宽需求会达到数十Mbit/s,甚至上百Mbit/s。传统的“最后一公里”基于微波、铜线的移动承载方式已经无法满足业务发展和成本控制的需要,而基于光纤的移动承载网络建设开始成为运营商的新一轮建设重点,另一方面,随着移动网络业务量的快速增长,在空口能力提升的同时,规划的蜂窝小区覆盖半径也在逐渐变小。这种基站的光纤化移动承载趋势在欧美国家称之为FTTM(Fiber To The Mobile)。

  因此,为了更好地满足用户的规模发展,移动网将不断发展和创新,移动网的光纤化成为重要发展趋势。

固网、移动接入网的融合发展

  移动接入网和固网接入网未来都走向光纤化,这使得接入层网络的融合具备了基础。相比较而言,固网的接入网建设比移动接入网更加超前,固网运营商大力推进的FTTx网络建设具备承载固网和移动业务的条件。

  FTTx网络的核心是xPON(无源光网络)技术。目前包括EPON和GPON两种技术。由于EPON技术相对成熟,国内原固网运营商已规模应用EPON技术,为公众用户提供宽带接入业务。GPON技术主要停留在商用试点和测试阶段。两种技术均具备承载基站回程的能力,鉴于EPON设备的成熟性,本文仅介绍EPON技术的实现方式。

  EPON是基于以太网的技术,单纤双向传输上下行对称传输速率达1.25Gbit/s,最大传输距离为一般20km,未来的发展方向是10Gbit/sEPON。EPON承载数据、视频和VoIP语音具有固有的优势,但承载基于TDM的业务如PBX、基站并不是以太网技术的特长。然而,目前的基于PWE3的CES技术能够解决这个问题,TDM业务可以通过伪线的方式在以太网中传递,EPON的网络时钟同步功能使得ONU与OLT保持时钟同步。

  图1就是EPON用于承载GSM和WCDMA基站回程的示意图。EPONOLT上行接口可以是E1或者STM-1,OLT可以通过上行接口提取时钟信号,然后通过EPON的网络时钟同步技术,在ONU处恢复时钟,再传递给BTS或者NodeB。E1内的数据在OLT和ONU之间通过PWE3技术封装在伪线中传递。


图1 EPON承载E1接口的GSM/WCDMA基站回程

  电信网络未来将不断走向IP化,所以当OLT上行接口为IP,ONU下行接口也为IP时,TDM业务数据的传递和时钟的传递成为IP网络必须要解决的关键技术。目前基于IP网络的IEEE1588协议(精准时钟协议)可以解决在IP网络中的时钟同步问题,这一技术已经开始商用。IEEE1588协议应用于EPON网络后,EPON网络可以承载基于IP接口的无线基站。如图2所示,E1业务数据同样可以采用PWE3技术封装。基站支持1588Slave功能,可以从1588Master处同步时钟。OLT和ONU必须支持1588时钟透传功能。1588Master可以直接作为OLT的时钟输入信号,也可以部署在城域网中,由OLT透传。


图2 EPON承载IP接口的GSM/WCDMA基站回程

  EPON作为一种在固网中规模应用的技术,一旦其能通过合理规划带宽应用比例来弥补在QoS方面(与GPON相比)的不足,从而保证各种业务数据传输的质量,EPON必将成为固网和移动在接入层融合的首选技术。下面我们对FTTx建设中的一种典型场景——商业楼宇FMC综合接入,做一些更深入得分析。

  商业楼宇内的集团客户从来是运营商的兵家必争之地。与此同时,商业楼宇内部还普遍存在移动网络室内覆盖需要。而且,在很多商业楼宇的楼顶上还有用于室外覆盖的宏基站。那么运营商针对商业楼宇基于EPON进行FTTO+FTTM建设,将是一个投资少、见效快的建设模式。在图3中,固网和移动接入网采用EPON统一承载,ONU可以部署在商务楼宇中,下行提供E1、FE等接口,可以提供移动基站的接入,也可以为商业用户提供语音、数据、IPTV等业务。OLT上行可以通过各种接口接入到移动网络、传统PSTN网络、软交换网络、城域数据网等。


图3 EPON用于商务楼宇的典型组网图

 


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