EPON在CDMA基站业务承载中的应用

【摘要】文章从EPON承载TDM业务的原理出发,结合CDMA基站业务承载的技术要求和现实需求,提出了通过EPON进行CDMA基站业务承载的方案,以满足CDMA基站业务承载、室内覆盖业务承载及今后Femtocell业务承载的需求。经过实际验证,此应用效果良好,具有较高的实用和推广价值。

【关键词】EPON CES CDMA 基站业务 全业务 Femtocell

定位于下一代接入技术的EPON技术依靠成熟的产业链,强大的数据、语音、视频、TDM等多业务支持能力以及完善的维护管理功能,顺应当今多业务承载和网络融合的发展趋势,在全球范围内得到了大规模的商用部署。而固定移动全业务运营也已经成为通信行业的主旋律,对于原有的无论是固网运营商还是移动运营商而言,在今后的网络建设中能否高效整合固网和移动网络资源,均将对其建网成本产生重大影响。能否通过广泛部署的EPON网络进一步承载移动基站业务,就成了一个具有重要应用价值的问题。对于中国电信而言,通过已经广泛部署的EPON网络承载CDMA基站业务因之具有更为现实的应用环境。

1 CES over EPON的原理及特点

1.1 原理

EPON(Ethernet Passive Optical Network)通过单纤波分复用技术,实现了上下行对称1.25Gbps的高速传输速率,其ODN(Optical Distribution Network)为全程无源的光网络,主干光纤和分支光纤通过1:N或者2:N的无源光分路器联接,光分路器最大可达到32路甚至64路分支,大大降低了光缆资源的耗费。同时,EPON基于以太网发展而来,很好地顺应了通信行业IP化的大趋势,对VoIP、IPTV、高速上网具有优秀的承载性能。

CES(Circuit Emulation Service,电路仿真业务)技术通过异步网络传送同步电路,如E1/T1,最初用于ATM上仿真E1/T1,现已扩展到IP/Ethernet/EPON网络上来。其基本思路是将TDM业务通过伪线(Pseudowire)方式承载在分组交换网络上,通过在分组交换网中“挖掘”一个管道――TDM电路,从而使电路两端的TDM设备认为自身连接的是TDM网络。

此处的TDM业务主要指基于电路交换的T1/E1、N×64kb/s等传统TDM业务,尽管它们的ARPU值已变得越来越低,但仍然是运营商现在和未来几年甚至十几年的重要利润来源;且由于用户习惯等原因,现网大量的TDM用户设备(如PBX系统、2M专线接入终端等)在较长时期内仍将继续存在,因此CESoP技术仍然有其存在的土壤。

目前有4个标准化组织从事CESoP技术的标准化工作,分别是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)。

基于以太网的EPON技术可以提供以太网业务的点对多点组网,而通过引入CES技术,EPON很好地解决了TDM业务的承载问题。在EPON系统中,CES的原理如图1所示:

图1 CES over EPON原理图

1.2 特点

EPON OLT和EPON ONU作为CES的边缘终结点,分别内置了CES模块,以完成TDM业务的分组、封装、定时、同步、解封装等过程。通过CES技术在EPON网络上承载TDM业务具有以下特点:

(1)无需更换现网已有交换、传输系统及客户端TDM接入等设备,使用户现网业务得到无缝继承,增强用户业务体验,进而提高用户忠诚度;

(2)MEF、IETF、ITU和MFA等组织已经或正在制定相关技术标准,便于同类设备的互连互通,为今后的大规模应用打下了良好的产业基础;

(3)EPON的两级节点结构、下行广播方式、上行轮询机制、DBA算法及自身的主从同步机制很好地保障了通过CES方式传送TDM业务的服务质量和同步要求;

(4)通过CES方式在EPON上传送TDM业务,时钟同步指标可以达到G.823要求,采用再定时方式时指标优于G.823标准要求,可达到G.813标准,满足3G基站对时钟同步的高精度指标要求;

(5)已有多款CES商用芯片可供选择,具备大规模商用条件。

2 CES over EPON在CDMA基站业务承载中

的应用

在CDMA网络中,BSC以上的核心网络,传送的业务以TDM和IP业务为主,承载业务量大,覆盖用户多,需要提供完善的保护能力,传输层适合采用MSTP技术;从BSC到末端基站BTS,业务主要以接入、汇聚为主,网络拓扑呈星形分布,传送的业务以E1为主,接口需求以4～8个E1为主,在这个层面上,目前大多数应用通过PDH技术解决。

2.1 CDMA基站业务承载的技术要求

为了保证正常的通信以及基站之间的平滑切换,CDMA基站业务承载首先需要保证E1业务的传送质量,主要指标包括误码率、时延、抖动、时钟(频率)同步精度等,各指标的具体要求见表1:

表1 CDMA基站业务承载指标要求

其次,与GSM及WCDMA技术不同,CDMA技术由于采用了同频时分的无线信道划分机制,在相同频带下采用时间偏移相位差作为信号编码的基础参考量,因此CDMA无线系统内所有基站单元均要求进行相位同步。如果基站单元间存在时钟不同步的现象,则会造成信道间的相互干扰。CDMA基站的时间(相位)同步精度要求为3μs。

CDMA基站业务承载的E1传送质量通常依靠SDH/PDH系统自身进行保证。对于CDMA网络中的高精度时钟(频率及相位)同步要求,目前现网一般采用GPS作为解决方案,即为每个基站配置单独的GPS模块,通过GPS模块将卫星时钟源直接注入基站。

利用EPON承载CDMA基站业务需要综合考虑以上技术要求。在具备GPS的条件下,EPON承载CDMA基站业务可不考虑时钟同步要求。

2.2 CES over EPON应用于CDMA基站业务承载

对于E1业务的透明传送,实验室测试数据及大量的现网商用案例表明,通过CES在EPON中传送E1业务具有与SDH/PDH相同甚至更优的性能指标,已经具备规模替代现网PDH设备的可行性。对于上述CDMA基站业务承载的指标,CES over EPON方案的测试数据也表明其已经完全满足。

在CDMA基站不具备GPS的条件下,对于高精度时钟(相位)同步的要求,EPON可通过对高精度时间同步功能的支持来满足。OLT侧输入1pps+TOD或通过FE/GE与1588 Master Clock进行时间同步。基站侧可通过两种方式获取时间同步信息:带外方式――基站通过1pps+TOD的标准时间同步接口与ONU输出的1pps+TOD进行同步;带内方式――基站通过内置IEEE 1588 V2功能,通过FE接口与ONU进行时间同步。前者基站无需支持1588 V2协议,可满足当前基站对时间同步的需求,后者可满足今后基站IP化的发展需求。

通过对高精度时间同步的支持,EPON技术可使CDMA基站业务承载进一步摆脱对GPS的依赖,降低相应的GPS部署成本并规避由于GPS带来的网络运行安全隐患。同时,对于不便部署GPS的场景,如室内覆盖、Femtocell等,EPON技术可进一步实现固网与CDMA网络业务的统一承载,降低整网CAPEX,大大增强运营商全业务运营的竞争力。

3 应用实例

EPON承载CDMA基站业务的承载方案在上海电信现网进行了业务验证及试商用。在该试商用网络中,OLT设备采用中兴ZXA10 C220,上行提供2×STM-1接口,并做主备用保护;ONU设备采用中兴ZXA10 F429,其中一台F429下行提供3个E1作为CDMA 1X业务通道,另一台F429下行提供3个E1作为EV-DO业务通道;OLT与ONU之间采用2:16分光器,实现TYPE B主干光纤保护;时钟同步通过原有GPS实现。网络结构如图3所示:

图3 上海电信CDMA基站业务EPON承载组网图

业务割接后现场业务测试表明,语音业务通过1小时连续通话测试,通话质量良好、信号稳定;EV-DO数据业务运行稳定,实测净数据平均下载速率超过1.5Mbps,在线视频播放流畅。现网2009年2季度的实际业务运营进一步表明,EPON技术用于CDMA基站业务承载,业务运行稳定可靠,业务质量可满足现网商用需求。

4 小结

EPON应用于CDMA基站业务承载,具备良好的技术基础,同时与当今EPON网络大规模部署及固定移动全业务运营的行业发展趋势相吻合,可以大幅降低运营商网络建设成本,提升网络对固定移动融合业务承载的能力,具有很高的现网推行价值。近期国内外EPON在各种制式移动基站backhaul中的应用实践进一步表明,EPON在全业务运营成为市场主流的行业背景下,可以实现更大的应用价值。随着今后Femtocell技术的推广应用,作为接入层主流技术的EPON将进一步释放其潜力。