PON——無源光網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)及運維

柯春林

摘 要：接入網(wǎng)是用戶進入城域網(wǎng)/骨干網(wǎng)的橋梁，是信息傳送通道的“最后一公里”，特別是無源光網(wǎng)絡(luò)PON是有線接入領(lǐng)域的杰出代表。本文介紹了基站PON的幾種接入方法、時鐘同步和保護、QOS及運維解決方法。最后展望了PON發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：無源光網(wǎng)絡(luò)；接入網(wǎng)；同步；QOS

移動通信業(yè)務(wù)迅速發(fā)展要求移動基站向小型化、高密度覆蓋的方向發(fā)展，為了減少基站回傳投資，光接入是基站接入的最佳方式。PON提供的基站專線接入能很好地解決2G/3G/Feamtocell等基站的業(yè)務(wù)回傳，并提供高精度時鐘、時間和高可靠性的網(wǎng)絡(luò)保護。

1 基站PON接入介紹

綜合的全業(yè)務(wù)運營商希望通過統(tǒng)一的ME網(wǎng)絡(luò)承載2G和3G的語音和數(shù)據(jù)移動業(yè)務(wù)，運營商希望利用豐富的PON資源實現(xiàn)移動業(yè)務(wù)的統(tǒng)一承載。針對該類需求，目前多采用MA5680T+MA5612的組合方案和MA5680T+MA5628的組合方案，基站控制器RNC/BSC側(cè)根據(jù)采用CX600作為移動接入網(wǎng)關(guān)連接RNC；基站NodeB/BTS側(cè)采用盒式MA5612或MA5628實現(xiàn)基站接入，通過光纖接入到的MA5680T設(shè)備。

2 基站PON接入的幾種方式

2.1 基于TDM業(yè)務(wù)的基站專線接入SDH網(wǎng)絡(luò)

第一種方式是通過GPON線路專線接入到SDH網(wǎng)絡(luò)，即采用CBU Native TDM+OLT E1/STM-1。MA5612/MA5628通過E1接口接入2G/3G基站的TDM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并通過Native TDM方式上行至OLT的GPON業(yè)務(wù)板；OLT還原出TDM信號，并通過TOPA單板上的提供的E1端口（通過NH1A扣板提供）/STM-1端口（通過O2CE扣板提供）將信號送到SDH網(wǎng)絡(luò)。

第二種方式是通過EPON線路專線接入到SDH網(wǎng)絡(luò)，即采用CBUTDMoPSN（SAToP-Connect）+OLT E1/STM-1方案。MA5612/MA5628通過E1接口接入2G/3G基站的TDM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并將TDM數(shù)據(jù)封裝成IP包（即TDMoPSN包）通過EPON上行至OLT的EPON業(yè)務(wù)板。OLT解封裝TDMoPSN包，并通過TOPA單板上的E1端口（通過EH1A扣板提供）/STM-1端口（通過CSSA扣板提供）將TDM信號送到SDH網(wǎng)絡(luò)，ONU和OLT之間通過TDMoPSN方式實現(xiàn)了2G/3G的基站接入業(yè)務(wù)。

2.2 基于TDM業(yè)務(wù)的基站專線接入PSN網(wǎng)絡(luò)

針對基于TDM業(yè)務(wù)的2G/3G基站，通過GPON線路專線接入到PSN網(wǎng)絡(luò)即采用CBU Native TDM+OLT PWE3。CBU MA5612/MA5628通過E1接口接入2G/3G基站的TDM業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并通過NativeTDM方式將TDM業(yè)務(wù)報文封裝到GEM幀中發(fā)送至OLT，OLT通過CSPA單板終結(jié)NativeTDM，然后通過SPUB單板啟動TDM PWE3，并通過GE端口將信號送到IP網(wǎng)絡(luò)或MPLS網(wǎng)絡(luò)及對端的CX設(shè)備，由CX設(shè)備終結(jié)仿真數(shù)據(jù)并還原成TDM信號。

2.3 基于ETH業(yè)務(wù)的基站專線接入

針對基于ETH業(yè)務(wù)的3G基站，采用GPON或EPON線路接入，可能過兩種方法接入PSN網(wǎng)絡(luò)。第一種方法是通過ETH PWE3專線接入到PSN網(wǎng)絡(luò)，即采用CBU PON+OLT PWE3。CBU MA5612/MA5628通過FE/GE接口接入3G基站的ETH業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并通過GPON或EPON上行口將ETH業(yè)務(wù)報文封裝到GEM幀中發(fā)送至OLT，OLT通過SPUB單板啟動ETH PWE3承載業(yè)務(wù)穿越城域網(wǎng)，由對端的CX設(shè)備終結(jié)EHT PWE3還原成ETH信號。第二種方法是通過QinQ專線接入到PSN網(wǎng)絡(luò)即采用CBU PON+OLT QinQ方案。CBU MA5612/MA5628通過FE/GE接口接入3G基站的ETH業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并通過GPON或EPON上行口將ETH業(yè)務(wù)報文封裝到GEM幀中發(fā)送至OLT，OLT還原出ETH信號并通過QinQ VLAN專線承載業(yè)務(wù)穿越城域網(wǎng)，由對端的CX設(shè)備終結(jié)EHT PWE3還原成ETH信號。

3 時鐘同步和保護

3.1 時鐘同步

基站接入支持多種時鐘同步方案，時鐘輸入方式包括GE接口通過1588v2從城域網(wǎng)獲取時鐘、GE接口通過同步以太從城域網(wǎng)獲取時鐘、提取E1線路時鐘、外接BITS時鐘等四種方式。

基站時鐘輸出也可通過多種方式實現(xiàn)，SBU通過GPON線路或1588V2方式恢復(fù)出時鐘信息，然后通過E1線路、時間/時鐘接口或FE線路（同步以太或1588V2）等方式傳遞給基站。時鐘精度要達到基站要求的50ppb級別的時鐘頻率要求。

3.2 時間同步

基站接入支持多種時間同步方式，輸入時間時，OLT通過1588V2從城域網(wǎng)提取時間信息；或者外接BITS從GPS提取時間信息。輸出時間時，SBU通過1588V2恢復(fù)出時間信息，然后通過FE線路將1588V2。報文傳遞給基站；或通過時間/時鐘接口傳遞給基站。在時間精度上基站要求微妙甚至納秒級相位要求。1588V2時間同步機制的選擇應(yīng)遵循GPON網(wǎng)絡(luò)采用ITU-T G.984定義的機制，而EPON網(wǎng)絡(luò)采用IEEE 802.1AS定義的機制。

4 QOS

基站利用PON接入時，MA5612作為網(wǎng)關(guān)，主要完成業(yè)務(wù)識別和Diffserv優(yōu)先級映射和優(yōu)先級調(diào)度功能。網(wǎng)絡(luò)的QoS主要由第三方網(wǎng)絡(luò)保證。CSG和ASG之間的MPLS主要用于PW仿真承載和通道的自動配置，在QoS方面采用MPLS TE的作用不大。HQoS則能夠采用多級調(diào)度的方式，實現(xiàn)對多個基站的多個業(yè)務(wù)的有區(qū)分的調(diào)度和服務(wù)，并且保證基站間的公平性。在流量下行方向上，CX600支持HQOS特性，對基站承載的下行流量進行調(diào)度。在流量上行方向上，由于流量較小，進行HQoS的實際意義并不大。

5 運維解決方案

5.1 光線路測試

根據(jù)PON線路拓撲建立故障推理模型，通過收集到的線路實時數(shù)據(jù)和告警，綜合判斷PON線路上存在的故障。專家系統(tǒng)在推理故障模型時候，首先推理主干側(cè)問題（如主干光纖斷），若主干側(cè)沒有問題，再推理分支側(cè)問題（如分支光纖斷）。專家系統(tǒng)診斷可區(qū)分主干和分支的故障。N2510通過采集數(shù)據(jù)，由專家系統(tǒng)進行診斷，給出專家分析的結(jié)論。

OTDR設(shè)備與N2510系統(tǒng)配合可對線路的故障進行準確的定位，提供線路故障識別和指示，可區(qū)分光纖故障。OTDR測試結(jié)合專家系統(tǒng)可定位分支光纖故障的位置，結(jié)邏輯拓撲視圖可在視圖上顯示故障點的位置。當(dāng)用戶報障時，運維人員使用其它手段定位出是光纖故障，然后使用OTDR測試，查看OTDR測試結(jié)果，與基準曲線比較，查看測試結(jié)論，定位到邏輯拓撲視圖上，現(xiàn)場人員按視圖信息指出的地理位置排障。

5.2 ETH OAM

OAM是操作管理維護的簡寫，各個領(lǐng)域均有涉及。以太網(wǎng)上的操作管理維護稱為Ethernet OAM。以太OAM完成的主要功能包括故障檢測、故障定位、故障隔離等功能，通過性能管理，可對網(wǎng)絡(luò)傳輸中的丟包、延時、抖動等參數(shù)進行統(tǒng)計。

5.3 長發(fā)光ONT檢測

由于GPON屬于時分復(fù)用PON，在上行方向，ONU根據(jù)OLT分配的時間戳向上行方向發(fā)送數(shù)據(jù)報。當(dāng)某個ONU在沒有分配時間戳的時候發(fā)光的話，就會與其它ONU的發(fā)光信號發(fā)生沖突，這樣會影響到其它某個ONU或者所有ONU的正常通訊。對于不按照分配的時間戳向上發(fā)送光信號的ONU叫Rogue ONU。Rogue-ONU分為兩種，一種是隨機發(fā)光，另外一種是長發(fā)光，對于隨機發(fā)光ONU，目前一般采用ONU自檢的方法進行檢測，長發(fā)光終端檢測特性主要針對的是長發(fā)光Rogue-ONU，目前可以采用ONU自檢或者OLT檢測兩種方法實現(xiàn)。

5.4 MDU能耗管理

MDU通過節(jié)省電源消耗、減少整機系統(tǒng)功耗和風(fēng)扇控制，實現(xiàn)節(jié)能降噪。停電時關(guān)斷寬帶用戶，只保證窄帶用戶的通話需求，節(jié)省后備電源的消耗。POTS支持短環(huán)路（自適應(yīng)），在環(huán)路長度低于1km時采用低壓饋電（-24V），降低系統(tǒng)功耗（整機功耗：POTS每線0.6W）。MDU能進行風(fēng)扇控制。風(fēng)扇可以智能調(diào)速，能夠根據(jù)設(shè)備工作溫度，自動調(diào)整風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，對可靠性節(jié)能降噪起到積極作用。

5.5 電池管理

系統(tǒng)正常情況下，整流模塊、配電單元的各種參數(shù)均由監(jiān)控模塊進行控制，按其預(yù)定的參數(shù)或用戶命令進行工作。如果出現(xiàn)市電故障，此時系統(tǒng)將改由電池供電，隨著電池的放電，電池端電壓開始下降，當(dāng)電池電壓降到45V（比默認負載下電電壓值高1V）時，監(jiān)控模塊上報直流欠壓告警信號；當(dāng)電池電壓降到電池保護電壓點（43V）時，監(jiān)控模塊控制接觸器動作，切斷電源系統(tǒng)與電池的連接，保護電池不被過放電，此時電源系統(tǒng)將停止工作。當(dāng)外部市電恢復(fù)，系統(tǒng)將同時恢復(fù)正常工作狀態(tài)。