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基站應用場景分析

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1 引言

從業(yè)務發(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)絡覆蓋的重要性。據(jù)相關報告顯示，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基站運行在較高頻段，信號穿透能力弱，導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，繼而成為影響4G網(wǎng)絡ARPU提升的最大障礙。

對比前兩期重點關注宏基站建設，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)覆蓋是兩個關鍵點，在繼續(xù)延伸4G網(wǎng)絡覆蓋能力的同時，開始關注深度覆蓋，這也意味著其4G網(wǎng)絡的運營能力將會得到顯著增強。

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、熱點以及弱點的方案補充。宏站的建設主要采用分組設備，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，其相對宏站表現(xiàn)出數(shù)量多、安裝環(huán)境復雜的特點，因此現(xiàn)有的分組設備承載移動回傳必然會面臨設備安裝條件不具備、安裝成本高的困境；基于此，PON網(wǎng)絡其點到多點的技術特點，節(jié)省了大量主干光纖資源；同時，匹配運營商在寬帶網(wǎng)絡建設過程中積累的大量光纖資源；鑒于以上兩個特點，PON網(wǎng)絡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行技術對比。

2 PTN和PON技術介紹

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

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

如圖1所示，PTN是環(huán)網(wǎng)結構，定位于基站、重要集團客戶承載。

圖1 PTN網(wǎng)絡結構

特點：

●內(nèi)核為分組交換。

●基于LSP等隧道做業(yè)務隔離。

●彈性管道，支持QoS和統(tǒng)計復用。

●繼承SDH的OAM和保護能力。

●具備轉發(fā)和多業(yè)務承載能力。

PON目前是寬帶業(yè)務接入的主流技術，主要可分為EPON和GPON

（2）PON技術：由局端設備OLT、光分配網(wǎng)絡ODN（含光纖光纜、光分路器）、用戶側設備ONU三部分組成。

如圖2所示，PON是星型結構，定位于WLAN、普通集團客戶、家庭寬帶客戶承載。

圖2 PON網(wǎng)絡結構

特點：

●大帶寬：百兆千兆業(yè)務接入。

●大覆蓋范圍：10km以上距離。

●低成本：上行時分復用，下行廣播方式，節(jié)省管線資源。

●可管可控：GEM封裝，增強OAM能力。

3 PTN和PON技術指標比較

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

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

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，可新建也可擴容PTN網(wǎng)絡。（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。（3）方案2.2：獨立PON口組網(wǎng)

針對TD-LTE基站回傳，采用專用的獨立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)絡基礎上接入基站，建設靈活、成本低，但網(wǎng)絡相對缺乏封閉性，維護復雜。

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

表1 PTNvsPON技術指標對比

5 PON接入TD-LTE組網(wǎng)分析

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

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

●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，保護意義不大，主干接入纖芯消耗過大，約1芯/站，分纖點纖芯配置較為復雜，業(yè)務安全性較低不推薦。

●光分路器設置在分纖點以下：單PON口接入1～2個基站，每個分纖點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)務安全性較高推薦。

（3）組網(wǎng)方案建議：光分路器一定要設置在主干接入路由的分纖點以下，優(yōu)先采用獨享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

PON網(wǎng)絡對業(yè)務的保護目前主要對上聯(lián)和下行鏈路的保護，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

（1）方式1：全光纖保護（TypeC）

●主干、末端均保護。

●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（TypeB）

●只保護主干。

●可操作性較高，但需做好長短徑規(guī)劃。

（3）總結

●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。

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

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之間的時間偏差應小于±200ns。

（2）OLT設備要求

●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標準要求。

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)管軟件進行升級即可平滑支持時間同步；同時，在ONU側，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)在廣東移動進行了實際業(yè)務驗證，并進行了商用，一直運行穩(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機制等方面可以滿足TD-LTE回傳的業(yè)務需求。

（2）復雜度明顯提升：PON方案（相比PTN方案）的可靠性、安全性較低，業(yè)務配置、運維管理等復雜度較高，時間同步功能有待進一步推動。

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

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

具體方案如下：

●光分路器設置于主干接入路由的分纖點以下位置，每分纖點預留一對主干接入光纜纖芯，優(yōu)先采用獨立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)務配置上聯(lián)口保護；獨立PON口組網(wǎng)時，建議配置主干光纖保護。

●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技術承載，并且實現(xiàn)與普通集團客戶、WLAN和家庭客戶接入的統(tǒng)籌規(guī)劃建設，不采用獨立PON口方案。