烽火通信科技股份有限公司

讓無線寬帶真正無處不在
——PON承載TD-LTE基站應(yīng)用場景分析

烽火通信科技股份有限公司

1 引言

從業(yè)務(wù)發(fā)生的場景來看，超過70%的數(shù)據(jù)都是發(fā)生在室內(nèi)，這就決定了室內(nèi)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)覆蓋的重要性。據(jù)相關(guān)報告顯示，70%的通話、80%的數(shù)據(jù)流量均發(fā)生在室內(nèi)。同時，高ARPU用戶的通話，流量有80%都發(fā)生在室內(nèi)。

從中國移動的4G網(wǎng)絡(luò)實際情況來看，室外實現(xiàn)良好覆蓋，但到樓內(nèi)就歇菜。這主要是因為移動4G基站運(yùn)行在較高頻段，信號穿透能力弱，導(dǎo)致目前這種尷尬境地，也因此成為了越來越多用戶吐槽的焦點(diǎn)，繼而成為影響4G網(wǎng)絡(luò)ARPU提升的最大障礙。

對比前兩期重點(diǎn)關(guān)注宏基站建設(shè)，即將啟動的中國移動TD-LTE三期工程中，農(nóng)村覆蓋和室內(nèi)覆蓋是兩個關(guān)鍵點(diǎn)，在繼續(xù)延伸4G網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力的同時，開始關(guān)注深度覆蓋，這也意味著其4G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營能力將會得到顯著增強(qiáng)。

室內(nèi)覆蓋主要是通過小基站和室分系統(tǒng)來實現(xiàn)，作為宏站覆蓋過程中出現(xiàn)的盲點(diǎn)、熱點(diǎn)以及弱點(diǎn)的方案補(bǔ)充。宏站的建設(shè)主要采用分組設(shè)備，包括PTN、IPRAN；對于室內(nèi)以及農(nóng)村場景，更多的采用小戰(zhàn)或者室分站來建設(shè)，其相對宏站表現(xiàn)出數(shù)量多、安裝環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，因此現(xiàn)有的分組設(shè)備承載移動回傳必然會面臨設(shè)備安裝條件不具備、安裝成本高的困境；基于此，PON網(wǎng)絡(luò)其點(diǎn)到多點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn)，節(jié)省了大量主干光纖資源；同時，匹配運(yùn)營商在寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)過程中積累的大量光纖資源；鑒于以上兩個特點(diǎn)，PON網(wǎng)絡(luò)完全可以在這種場景下發(fā)揮主力作用。本文就PON和分組網(wǎng)承載小站以及室分站來進(jìn)行技術(shù)對比。

2 PTN和PON技術(shù)介紹

PTN適應(yīng)IP化發(fā)展趨勢，繼承MPLS封裝和交換，適應(yīng)多業(yè)務(wù)承載需求。

（1）PTN技術(shù)：在城域由核心層、匯聚層和接入層三層設(shè)備組網(wǎng)，正在省際/省內(nèi)骨干傳送網(wǎng)建設(shè)PTN。

如圖1所示，PTN是環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，定位于基站、重要集團(tuán)客戶承載。

圖1 PTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：

●內(nèi)核為分組交換。

●基于LSP等隧道做業(yè)務(wù)隔離。

●彈性管道，支持QoS和統(tǒng)計復(fù)用。

●繼承SDH的OAM和保護(hù)能力。

●具備轉(zhuǎn)發(fā)和多業(yè)務(wù)承載能力。

PON目前是寬帶業(yè)務(wù)接入的主流技術(shù)，主要可分為EPON和GPON

（2）PON技術(shù)：由局端設(shè)備OLT、光分配網(wǎng)絡(luò)ODN（含光纖光纜、光分路器）、用戶側(cè)設(shè)備ONU三部分組成。

如圖2所示，PON是星型結(jié)構(gòu)，定位于WLAN、普通集團(tuán)客戶、家庭寬帶客戶承載。

圖2 PON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)：

●大帶寬：百兆千兆業(yè)務(wù)接入。

●大覆蓋范圍：10km以上距離。

●低成本：上行時分復(fù)用，下行廣播方式，節(jié)省管線資源。

●可管可控：GEM封裝，增強(qiáng)OAM能力。

3 PTN和PON技術(shù)指標(biāo)比較

本文根據(jù)4G基站對帶寬、時延、保護(hù)等技術(shù)規(guī)格來分析兩種技術(shù)的滿足程度。

根據(jù)表1中TD-LTE對傳輸技術(shù)指標(biāo)需求來看，PTN能夠很好地滿足TD-LTE基站回傳要求；PON傳輸技術(shù)指標(biāo)能滿足TD-LTE需求，技術(shù)上具備應(yīng)用可行性。

4 TD-LTE接入組網(wǎng)方案

4G基站組網(wǎng)方案參見圖3。

（1）方案1：PTN組網(wǎng)

采用PTN承載基站，可新建也可擴(kuò)容PTN網(wǎng)絡(luò)。（2）方案2.1：PON共享組網(wǎng)

基站與家庭客戶、WLAN等其它客戶共用OLT或ONU，可利舊已有PON網(wǎng)絡(luò)。（3）方案2.2：獨(dú)立PON口組網(wǎng)

針對TD-LTE基站回傳，采用專用的獨(dú)立PON系統(tǒng)，以新建方式為主。

（4）方案分析

●PTN組網(wǎng)（方案1）：TD-LTE規(guī)模建設(shè)普遍采用的方案。

●PON共享組網(wǎng)（方案2.1）：在現(xiàn)有PON網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上接入基站，建設(shè)靈活、成本低，但網(wǎng)絡(luò)相對缺乏封閉性，維護(hù)復(fù)雜。

●獨(dú)立PON口組網(wǎng)（方案2.2）：隨著LTE發(fā)展新建PON網(wǎng)絡(luò)，承載效率較低、光纖消耗較大。

表1 PTNvsPON技術(shù)指標(biāo)對比

5 PON接入TD-LTE組網(wǎng)分析

（1）PON共享組網(wǎng)：資源共用，業(yè)務(wù)混傳，資源利用率高、業(yè)務(wù)安全性較低。

（2）主干接入資源嚴(yán)重不足時可采用獨(dú)立PON口組網(wǎng)：PON口或主干接入光纜利用率較低，但業(yè)務(wù)安全性較高。

●光分路器高掛：單PON口可接入更多基站，分路器以上和以下存在共路由，保護(hù)意義不大，主干接入纖芯消耗過大，約1芯/站，分纖點(diǎn)纖芯配置較為復(fù)雜，業(yè)務(wù)安全性較低不推薦。

●光分路器設(shè)置在分纖點(diǎn)以下：單PON口接入1～2個基站，每個分纖點(diǎn)1芯，0.5～1個芯/站，資源總消耗量較低，PON口利用率較低，但業(yè)務(wù)安全性較高推薦。

（3）組網(wǎng)方案建議：光分路器一定要設(shè)置在主干接入路由的分纖點(diǎn)以下，優(yōu)先采用獨(dú)享PON口方案。

圖34 G基站組網(wǎng)方案

6 PON接入TD-LTE組網(wǎng)分析——保護(hù)

PON網(wǎng)絡(luò)對業(yè)務(wù)的保護(hù)目前主要對上聯(lián)和下行鏈路的保護(hù)，下行包括TypeB，TypeC；上聯(lián)包括雙歸屬以及采用多種二層、三層協(xié)議實現(xiàn)鏈路保護(hù)

（1）方式1：全光纖保護(hù)（TypeC）

●主干、末端均保護(hù)。

●末端施工難度大、難以實現(xiàn)不同物理路由、線纜成本高。

（2）方式2：主干光纖保護(hù)（TypeB）

●只保護(hù)主干。

●可操作性較高，但需做好長短徑規(guī)劃。

（3）總結(jié)

●為發(fā)揮PON成本低、靈活接入的優(yōu)勢，建議僅考慮配置主干光纖保護(hù)。

●PON系統(tǒng)無法避免單節(jié)點(diǎn)故障，建議配置上聯(lián)口保護(hù)。

7 PON接入TD-LTE組網(wǎng)分析——時間同步

（1）PON系統(tǒng)時間同步精度要求：OLT和ONU之間的時間偏差應(yīng)小于±200ns。

（2）OLT設(shè)備要求

●1588v2以太網(wǎng)（帶內(nèi)）輸入接口。

●1PPS＋ToD（帶外）輸入接口。

（3）ONU設(shè)備要求

●1588v2以太網(wǎng)（帶內(nèi)）輸出接口。

●1PPS＋TOD（帶外）輸出接口。

（4）根據(jù)現(xiàn)網(wǎng)實際測試情況來看

●主流廠家PON設(shè)備均支持同步接口，同步精度滿足要求。

●PON支持1588v2同步端到端精度滿足±1.5μs標(biāo)準(zhǔn)要求。

目前，現(xiàn)網(wǎng)廠家的OLT絕大多能支持時間同步功能，比如烽火通信的AN5516系列OLT只需在現(xiàn)有平臺上增加相應(yīng)的時鐘單盤即可實現(xiàn)1588v2的同步以及外部時鐘的接入，此外對平臺軟件和網(wǎng)管軟件進(jìn)行升級即可平滑支持時間同步；同時，在ONU側(cè)，專門開發(fā)了用于移動基站回傳的CBUAN5161系列，上行支持GPON/EPON/10GPON接入，實現(xiàn)雙PON保護(hù)方案，在下行接口除了提供GE光電口之外，也支持1PPS+TOD時鐘接入，可接入外部時鐘源，如GPS；CBU配套AN5516OLT已經(jīng)在廣東移動進(jìn)行了實際業(yè)務(wù)驗證，并進(jìn)行了商用，一直運(yùn)行穩(wěn)定，有效解決了4G宏站覆蓋不到位的信號覆蓋難題。

8 總結(jié)分析

（1）方案可行：PON方案在時延、抖動、誤碼率/丟包率等基本傳輸性能，以及QoS機(jī)制等方面可以滿足TD-LTE回傳的業(yè)務(wù)需求。

（2）復(fù)雜度明顯提升：PON方案（相比PTN方案）的可靠性、安全性較低，業(yè)務(wù)配置、運(yùn)維管理等復(fù)雜度較高，時間同步功能有待進(jìn)一步推動。

（3）節(jié)約設(shè)備投資：對于新站址建設(shè)，單站可節(jié)約0.2萬投資（室分站PTN按0.8萬計算）。

應(yīng)用建議：PTN仍作為TD-LTE基站的主流承載技術(shù)，尤其是對于安全性、可靠性要求較高的宏基站；PON作為補(bǔ)充手段，主要接入室分站、街道站等。

具體方案如下：

●光分路器設(shè)置于主干接入路由的分纖點(diǎn)以下位置，每分纖點(diǎn)預(yù)留一對主干接入光纜纖芯，優(yōu)先采用獨(dú)立PON口方案，主干接入資源不足時可采用共享組網(wǎng)方案。

●建議對TD-LTE業(yè)務(wù)配置上聯(lián)口保護(hù)；獨(dú)立PON口組網(wǎng)時，建議配置主干光纖保護(hù)。

●對于未來可能引入的Femto和覆蓋范圍較小的NanoCell基站，建議主要采用PON技術(shù)承載，并且實現(xiàn)與普通集團(tuán)客戶、WLAN和家庭客戶接入的統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，不采用獨(dú)立PON口方案。