EPON在CDMA基站業務承載中的應用

丁志彬 吳 飛

【摘要】文章從EPON承載TDM業務的原理出發,結合CDMA基站業務承載的技術要求和現實需求,提出了通過EPON進行CDMA基站業務承載的方案,以滿足CDMA基站業務承載、室內覆蓋業務承載及今后Femtocell業務承載的需求。經過實際驗證,此應用效果良好,具有較高的實用和推廣價值。

【關鍵詞】EPON CES CDMA 基站業務 全業務 Femtocell

定位于下一代接入技術的EPON技術依靠成熟的產業鏈,強大的數據、語音、視頻、TDM等多業務支持能力以及完善的維護管理功能,順應當今多業務承載和網絡融合的發展趨勢,在全球范圍內得到了大規模的商用部署。而固定移動全業務運營也已經成為通信行業的主旋律,對于原有的無論是固網運營商還是移動運營商而言,在今后的網絡建設中能否高效整合固網和移動網絡資源,均將對其建網成本產生重大影響。能否通過廣泛部署的EPON網絡進一步承載移動基站業務,就成了一個具有重要應用價值的問題。對于中國電信而言,通過已經廣泛部署的EPON網絡承載CDMA基站業務因之具有更為現實的應用環境。

1 CES over EPON的原理及特點

1.1 原理

EPON(Ethernet Passive Optical Network)通過單纖波分復用技術,實現了上下行對稱1.25Gbps的高速傳輸速率,其ODN(Optical Distribution Network)為全程無源的光網絡,主干光纖和分支光纖通過1:N或者2:N的無源光分路器聯接,光分路器最大可達到32路甚至64路分支,大大降低了光纜資源的耗費。同時,EPON基于以太網發展而來,很好地順應了通信行業IP化的大趨勢,對VoIP、IPTV、高速上網具有優秀的承載性能。

CES(Circuit Emulation Service,電路仿真業務)技術通過異步網絡傳送同步電路,如E1/T1,最初用于ATM上仿真E1/T1,現已擴展到IP/Ethernet/EPON網絡上來。其基本思路是將TDM業務通過偽線(Pseudowire)方式承載在分組交換網絡上,通過在分組交換網中“挖掘”一個管道——TDM電路,從而使電路兩端的TDM設備認為自身連接的是TDM網絡。

此處的TDM業務主要指基于電路交換的T1/E1、N×64kb/s等傳統TDM業務,盡管它們的ARPU值已變得越來越低,但仍然是運營商現在和未來幾年甚至十幾年的重要利潤來源;且由于用戶習慣等原因,現網大量的TDM用戶設備(如PBX系統、2M專線接入終端等)在較長時期內仍將繼續存在,因此CESoP技術仍然有其存在的土壤。

目前有4個標準化組織從事CESoP技術的標準化工作,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)。

基于以太網的EPON技術可以提供以太網業務的點對多點組網,而通過引入CES技術,EPON很好地解決了TDM業務的承載問題。在EPON系統中,CES的原理如圖1所示:

圖1 CES over EPON原理圖

1.2 特點

EPON OLT和EPON ONU作為CES的邊緣終結點,分別內置了CES模塊,以完成TDM業務的分組、封裝、定時、同步、解封裝等過程。通過CES技術在EPON網絡上承載TDM業務具有以下特點:

(1)無需更換現網已有交換、傳輸系統及客戶端TDM接入等設備,使用戶現網業務得到無縫繼承,增強用戶業務體驗,進而提高用戶忠誠度;

(2)MEF、IETF、ITU和MFA等組織已經或正在制定相關技術標準,便于同類設備的互連互通,為今后的大規模應用打下了良好的產業基礎;

(3)EPON的兩級節點結構、下行廣播方式、上行輪詢機制、DBA算法及自身的主從同步機制很好地保障了通過CES方式傳送TDM業務的服務質量和同步要求;

(4)通過CES方式在EPON上傳送TDM業務,時鐘同步指標可以達到G.823要求,采用再定時方式時指標優于G.823標準要求,可達到G.813標準,滿足3G基站對時鐘同步的高精度指標要求;

(5)已有多款CES商用芯片可供選擇,具備大規模商用條件。

2 CES over EPON在CDMA基站業務承載中

的應用

在CDMA網絡中,BSC以上的核心網絡,傳送的業務以TDM和IP業務為主,承載業務量大,覆蓋用戶多,需要提供完善的保護能力,傳輸層適合采用MSTP技術;從BSC到末端基站BTS,業務主要以接入、匯聚為主,網絡拓撲呈星形分布,傳送的業務以E1為主,接口需求以4～8個E1為主,在這個層面上,目前大多數應用通過PDH技術解決。

2.1 CDMA基站業務承載的技術要求

為了保證正常的通信以及基站之間的平滑切換,CDMA基站業務承載首先需要保證E1業務的傳送質量,主要指標包括誤碼率、時延、抖動、時鐘(頻率)同步精度等,各指標的具體要求見表1:

表1 CDMA基站業務承載指標要求

其次,與GSM及WCDMA技術不同,CDMA技術由于采用了同頻時分的無線信道劃分機制,在相同頻帶下采用時間偏移相位差作為信號編碼的基礎參考量,因此CDMA無線系統內所有基站單元均要求進行相位同步。如果基站單元間存在時鐘不同步的現象,則會造成信道間的相互干擾。CDMA基站的時間(相位)同步精度要求為3μs。

CDMA基站業務承載的E1傳送質量通常依靠SDH/PDH系統自身進行保證。對于CDMA網絡中的高精度時鐘(頻率及相位)同步要求,目前現網一般采用GPS作為解決方案,即為每個基站配置單獨的GPS模塊,通過GPS模塊將衛星時鐘源直接注入基站。

利用EPON承載CDMA基站業務需要綜合考慮以上技術要求。在具備GPS的條件下,EPON承載CDMA基站業務可不考慮時鐘同步要求。

2.2 CES over EPON應用于CDMA基站業務承載

對于E1業務的透明傳送,實驗室測試數據及大量的現網商用案例表明,通過CES在EPON中傳送E1業務具有與SDH/PDH相同甚至更優的性能指標,已經具備規模替代現網PDH設備的可行性。對于上述CDMA基站業務承載的指標,CES over EPON方案的測試數據也表明其已經完全滿足。

在CDMA基站不具備GPS的條件下,對于高精度時鐘(相位)同步的要求,EPON可通過對高精度時間同步功能的支持來滿足。OLT側輸入1pps+TOD或通過FE/GE與1588 Master Clock進行時間同步。基站側可通過兩種方式獲取時間同步信息:帶外方式——基站通過1pps+TOD的標準時間同步接口與ONU輸出的1pps+TOD進行同步;帶內方式——基站通過內置IEEE 1588 V2功能,通過FE接口與ONU進行時間同步。前者基站無需支持1588 V2協議,可滿足當前基站對時間同步的需求,后者可滿足今后基站IP化的發展需求。

通過對高精度時間同步的支持,EPON技術可使CDMA基站業務承載進一步擺脫對GPS的依賴,降低相應的GPS部署成本并規避由于GPS帶來的網絡運行安全隱患。同時,對于不便部署GPS的場景,如室內覆蓋、Femtocell等,EPON技術可進一步實現固網與CDMA網絡業務的統一承載,降低整網CAPEX,大大增強運營商全業務運營的競爭力。

3 應用實例

EPON承載CDMA基站業務的承載方案在上海電信現網進行了業務驗證及試商用。在該試商用網絡中,OLT設備采用中興ZXA10 C220,上行提供2×STM-1接口,并做主備用保護;ONU設備采用中興ZXA10 F429,其中一臺F429下行提供3個E1作為CDMA 1X業務通道,另一臺F429下行提供3個E1作為EV-DO業務通道;OLT與ONU之間采用2:16分光器,實現TYPE B主干光纖保護;時鐘同步通過原有GPS實現。網絡結構如圖3所示:

圖3 上海電信CDMA基站業務EPON承載組網圖

業務割接后現場業務測試表明,語音業務通過1小時連續通話測試,通話質量良好、信號穩定;EV-DO數據業務運行穩定,實測凈數據平均下載速率超過1.5Mbps,在線視頻播放流暢。現網2009年2季度的實際業務運營進一步表明,EPON技術用于CDMA基站業務承載,業務運行穩定可靠,業務質量可滿足現網商用需求。

4 小結

EPON應用于CDMA基站業務承載,具備良好的技術基礎,同時與當今EPON網絡大規模部署及固定移動全業務運營的行業發展趨勢相吻合,可以大幅降低運營商網絡建設成本,提升網絡對固定移動融合業務承載的能力,具有很高的現網推行價值。近期國內外EPON在各種制式移動基站backhaul中的應用實踐進一步表明,EPON在全業務運營成為市場主流的行業背景下,可以實現更大的應用價值。隨著今后Femtocell技術的推廣應用,作為接入層主流技術的EPON將進一步釋放其潛力。★