GPON應(yīng)用于3G基站傳輸?shù)姆治鰣蟾?/h1>

2023-01-28 15:36:30   admin    829

隨著數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)接入的可移動性要求不斷
突現(xiàn)，支持高帶寬可移動無線數(shù)據(jù)接入的第三代移動通信技術(shù)（3
G）浮出水面。本文根據(jù)3G系統(tǒng)對傳輸?shù)囊螅瑢τ趲追N技術(shù)進(jìn)行
了分析和比較，結(jié)合金鵬GPON新一代光接入綜合業(yè)務(wù)平臺，提出
了適合GPON發(fā)展的應(yīng)用模式和建議。
關(guān)鍵詞：GPON PON 無源光網(wǎng)絡(luò) 全業(yè)務(wù)光接入網(wǎng) FTTH 3G
1．項目背景
　　目前國內(nèi)運營商，都建設(shè)有自己的城域網(wǎng)包括SDH和IP網(wǎng)絡(luò)。
下圖比較全面地展示出運營商傳輸網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用。
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　　在目前移動通信系統(tǒng)中，一般BSC與MSC安裝在中心節(jié)點，基站的業(yè)務(wù)直接通過傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到中心節(jié)
點。每個基站一般為1至2個E1。傳輸網(wǎng)絡(luò)一般在針對基站接入的155/622M接入層。
　　數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)接入的可移動性要求不斷突現(xiàn)，支持高帶寬可移動無線數(shù)據(jù)接入的第三代
移動通信技術(shù)（3G）浮出水面。第三代移動通信系統(tǒng)在國際上統(tǒng)稱為IMT-2000，簡稱3G，是國際電信聯(lián)盟
(ITU)在1985年提出的工作在2000MHz頻段，預(yù)期在2000年左右商用的系統(tǒng)。3G標(biāo)準(zhǔn)定義了五種技術(shù)，包括W
CDMA，cdma2000，TD-SCDMA，UWC-136和DECT。其中WCDMA， cdma2000，TD-SCDMA為主流技術(shù)，主要區(qū)別在
空中接口（UU）部分，其余部分的網(wǎng)絡(luò)邏輯架構(gòu)基本相同，因此針對3G的移動傳輸網(wǎng)可獨立進(jìn)行規(guī)劃和建
設(shè)。移動系統(tǒng)主要分為兩個層次：無線接入網(wǎng)絡(luò)層（RAN），由無線網(wǎng)絡(luò)控制器（RNC/BSC）和基站收發(fā)器
（Node B /BTS）組成；核心網(wǎng)絡(luò)層（CN），由移動交換中心MSC/VLR、GMSC、SGSN、PDSN、GGSN等設(shè)備組
成。
按此在新窗口瀏覽圖片　（4） GPON的投資成本與MSTP相比較，ONU與MSTP接入設(shè)備價格相接近，局端則要增加一臺較昂貴的OL
T設(shè)備。但從長遠(yuǎn)角度考慮，MSTP設(shè)備的價格下降空間不大，而GPON系統(tǒng)隨著產(chǎn)品的不斷成熟，芯片集成度
的提高及應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，價格下降空間非常大。再考慮到GPON的高帶寬及節(jié)省光纖管道資源，GPON的性
價比和MSTP技術(shù)是可以比擬的。比如，目前Flexlight的產(chǎn)品ONU的價格在1萬2左右，目前芯片采用的是FPG
A，據(jù)稱Flexlight目前正在設(shè)計基于ASIC的芯片，預(yù)計今年下半年可以出品，設(shè)備成本據(jù)稱可以下降一
半，在5、6千的水平

　　從目前各廠家設(shè)備在商用試驗網(wǎng)的測試情況來看，EV-DO扇區(qū)能提供的峰值速率為2.4M，載扇數(shù)據(jù)通透
能力為700K；WCDMA扇區(qū)能提供的峰值速率為2M，載扇數(shù)據(jù)通透能力為560K；HSDPA（WCDMA的高級版）扇區(qū)
能提供的峰值速率為3.6M，載扇數(shù)據(jù)通透能力為2.1M。
　　從目前各廠家的3G基站上，其傳輸模式一般直接接E1或STM-1，對于E1的數(shù)目要求也在3－4條左右，如
MOT的DO基站，一個基站有3條E1即可以滿足數(shù)據(jù)的傳輸要求。在WCDMA標(biāo)準(zhǔn)中，有R99、R4、R5版本，前兩
個版本的接口之間還是E1或STM-1，R5版本則趨向于純IP網(wǎng)絡(luò)，但純IP的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還不成熟，目前還沒有達(dá)
到商用的水平，只是以后發(fā)展的趨勢。
　　聯(lián)通CDMA肯定是向EV-DO升級，目前有約7萬個基站，主要在大中城市向D0升級，按照20％的基站計
算，基站數(shù)目約為1.5萬個；聯(lián)通GSM網(wǎng)，如果分拆給中國電信，向3G過渡時，將采用WCDMA或TD-SCDMA或兩
者混合方案。目前聯(lián)通GSM基站大約為10萬個，在3G的初期，運營商應(yīng)該也是先選擇在大中城市向3G過渡，
基站數(shù)估計為2萬個左右。中國移動GSM網(wǎng)，在技術(shù)上基本已確定采用WCDMA的3G技術(shù)方案。移動GSM基站的
數(shù)量大約為15萬個（該數(shù)字可能不太準(zhǔn)確），在3G的啟動階段，3G的基站數(shù)目約為4萬個。
2．目前基站傳輸網(wǎng)的建設(shè)的方案
　　基站到控制器的接口，可采用E1和ATM STM-1接口，不同接口的選擇對移動傳輸組網(wǎng)的要求也不盡相
同，從而使移動傳輸組網(wǎng)面臨比較復(fù)雜的局面，可采用的物理接口如下
　　（1） 全部采用E1
　　BSC側(cè)提供E1接口與BTS E1相連。這種方法在中心BSC需提供大量E1接口，這樣就需要預(yù)留大量E1端口
用于BTS的擴(kuò)容，BSC的投資費用很高。雖然對于傳輸系統(tǒng)來說只需要提供簡單的E1電路傳輸，但由于多個B
TS間的帶寬無法實現(xiàn)共享，傳輸帶寬需求也很大。
　　（2） 全部采用ATM STM-1
　　BSC和BTS直接提供基于ATM的STM-1接口代替了多條E1接口。如果采用ATM STM-1透傳，需要大量帶寬，
對傳輸網(wǎng)的壓力過大。如果在BTS直接進(jìn)行業(yè)務(wù)統(tǒng)計復(fù)用，所有BTS的傳輸節(jié)點要提供ATM STM-1接口，并提
供ATM處理，如果傳輸網(wǎng)要承載其它業(yè)務(wù)時，線路帶寬要求在622M以上，投資費用大。另外，由于原有基站
的傳輸設(shè)備一般只提供E1接口，需要全部要進(jìn)行升級和改造，不利于對原有投資的保護(hù)。
　　（3） ATM STM-1與E1混用
　　BSC提供ATM的STM-1接口而BTS提供IMA E1接口，則BSC只需提供量接口，BTS只需提供E1接口，使網(wǎng)絡(luò)
變得簡潔實用。系統(tǒng)連接圖詳見下圖。
按此在新窗口瀏覽圖片 　　此方案是目前運營商普遍可接受的方式。
　　采用這種方法面臨了在BSC與BTS間必須進(jìn)行ATM信號的處理，實現(xiàn)E1到ATM STM-1間的轉(zhuǎn)換。一種方法
是在BSC側(cè)進(jìn)行處理，在BSC前提供一個ATM交換機，E1在ATM交換機上終結(jié)，并提供STM-1信號進(jìn)入BSC。但
是這種方式需要獨立的ATM設(shè)備，使BSC與BTS間存在TDM傳輸層和ATM處理層，需要提供獨立的ATM網(wǎng)管系
統(tǒng)，ATM設(shè)備與傳輸設(shè)備間大量的E1/STM-1連接，并且無法解決傳輸帶寬的統(tǒng)計復(fù)用問題。而ATM交換機本
身價格較高，加上大量的E1連接和預(yù)留接口，使整個方案變得十分昂貴而難以實施。
　　而GPON和MSTP的產(chǎn)品都提供多種業(yè)務(wù)接口和處理能力，靈活地支持ATM、IP、TDM業(yè)務(wù)，可以解決ATM和
E1轉(zhuǎn)換所帶來的問題，在實現(xiàn)強大的多業(yè)務(wù)傳輸能力的同時，極大提高了設(shè)備集成度，具有很好的性能價
格比，能為城域傳送網(wǎng)建設(shè)的三個層面(即：核心層、匯聚層和接入層)，提供完整解決方案。
3．幾種傳輸技術(shù)的比較
　　目前光傳輸接入解決方案主要有MSTP/SDH、PDH/光端機、EPON、GPON等產(chǎn)品，下面主要從傳輸帶寬/業(yè)
務(wù)接口、覆蓋距離、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、傳輸安全可靠性、與現(xiàn)網(wǎng)的融合度、投資成本分析、綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用等幾個
方面進(jìn)行比較。
3.1 傳輸帶寬及業(yè)務(wù)接口
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　　3G基站業(yè)務(wù)傳輸所需的接口類型，一般為1~4個E1，及/或FE(10/100M)接口。E1接口是語音業(yè)務(wù)必需
的，顯然EPON（UT）產(chǎn)品不能滿足需要。即使有其他的EPON產(chǎn)品能提供E1接口，但EPON的底層以太網(wǎng)的傳
輸協(xié)議決定了其E1業(yè)務(wù)的實現(xiàn)是一種仿真的格式，其接口的技術(shù)特性指標(biāo)能否滿足電信級的應(yīng)用存在不確
定性。
　　就傳輸帶寬來說，幾種技術(shù)(除了EPON)提供的終端接入帶寬和接口數(shù)量都足以滿足需要。
　　GPON的總帶寬雖然比較高，但能應(yīng)用于E1傳輸?shù)闹荒苁瞧渲械囊恍〔糠郑蟮膸捠菓?yīng)用于IP接
入，這是由產(chǎn)品的上聯(lián)能力所決定的。在下面“與現(xiàn)網(wǎng)的融合度”中會繼續(xù)闡述這個問題。
　　接入型MSTP一般只有155M/622M的線路帶寬，但其傳輸格式主要是針對E1類型的業(yè)務(wù)，622M的線速能提
供總共200多個E1的通道，155M線速也能夠提供60個E1的通道。
3.2 傳輸覆蓋距離
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　　基本上MSTP及PDH接入手段，傳輸距離的顧慮較小。而PON技術(shù)對傳輸距離的敏感程度要比MSTP/PDH高
得多，但通過優(yōu)化分光器的設(shè)計，平均5公里的覆蓋半徑是能保證的。
　　MSTP/SDH由于端與端之間的距離能達(dá)到15km以上，所以多個MSTP設(shè)備連接成環(huán)型和鏈形，能使覆蓋范
圍不斷擴(kuò)大，只要各終端的接入容量不超過155M/622M就可以了。而PON系統(tǒng)則剛剛相反，ONU數(shù)量越多，分
光器就越多，覆蓋范圍則減小。PDH由于容量的限制，多個PDH終端串接的形式比較小。
3.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?br /> 按此在新窗口瀏覽圖片
　　幾種技術(shù)而言都能組成接入網(wǎng)最常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?br /> 　　作為基站傳輸來說，有保護(hù)的結(jié)構(gòu)更能被運營商所接受，所以，其中MSTP的環(huán)行和GPON的偽環(huán)型是一
種更適合基站接入的要求。
3.4 傳輸安全可靠性
　　這可以說是基站傳輸?shù)囊坏兰夹g(shù)門檻，顯然MSTP的傳輸安全可靠性明顯比其他技術(shù)要高出一兩個檔
次。
3.5 與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)連接的融合度
　　可見采用MSTP技術(shù)，與現(xiàn)網(wǎng)的融合度較高。
　　而且匯聚和接入層都采用MSTP，能很方便的實現(xiàn)在整個城域網(wǎng)范圍（整個地市范圍）內(nèi)的E1資源調(diào)
度。正是基于這點考慮，相信BSC—>BTS的E1端口應(yīng)該會首先進(jìn)入MSTP匯聚節(jié)點，由MSTP平臺進(jìn)行分配調(diào)
度。至基站的最后一段E1傳輸則可能是多種接入技術(shù)，MSTP/PDH/GPON應(yīng)該都可以，即各種技術(shù)與MSTP匯聚
節(jié)點連接，提供最后一段的E1傳輸。
3.6 綜合業(yè)務(wù)應(yīng)用
　　通過根據(jù)以上幾個方面的綜合比較，我們可以看出：
　　（1） EPON的技術(shù)試驗原理決定了它基本上不能應(yīng)用于基站傳輸；
　　（2） PDH雖然設(shè)備便宜，但缺點也很多，不可能作為基站傳輸?shù)闹饕问剑赡艽嬖跇O少量的應(yīng)
用。
　　（3） MSTP（實際上等同于SDH，并添加了FE的接口），應(yīng)該說在基站互連的應(yīng)用上具有傳統(tǒng)的絕對優(yōu)
勢。原因：
　　目前，運營商絕大多數(shù)采用的是SDH進(jìn)行基站到BSC以及基站之間的互連，據(jù)我們了解到的廣東聯(lián)通，
全部采用的是此方案；
　　SDH產(chǎn)品本身技術(shù)的特點，適合E1傳輸，而且安全性保護(hù)好，容量一般也足夠；　　SDH以及MSTP產(chǎn)品
商用成熟度高，運營商也已經(jīng)接受和大規(guī)模使用；　　SDH/MSTP由于廠家多，價格已經(jīng)比較低，簡單的用
戶端價格在1萬2到1萬5左右，而且中興、華為等廠家一般都采取半賣半送的方式，其價格運營商也比較接
受。
　　（4） GPON系統(tǒng)，可以用STM-1或E1上聯(lián)，和MSTP上層網(wǎng)的結(jié)合度較高，而且能提供保護(hù)。
4. GPON應(yīng)用于基站傳輸?shù)膬?yōu)劣勢分析
　　從技術(shù)上來說，GPON是能應(yīng)用于3G基站E1傳輸?shù)模c傳統(tǒng)的SDH/MSTP傳輸技術(shù)相比較，既有優(yōu)勢也有
劣勢。
優(yōu)勢方面
　　（1） 采用GPON作為移動基站與控制系統(tǒng)之間的傳輸系統(tǒng)，一方面可以在基站側(cè)提供多業(yè)務(wù)的接入，
除了基站本身傳輸需要的E1鏈路，而且可以提供數(shù)據(jù)IP接口，為移動運營商發(fā)展基站周邊的其他數(shù)據(jù)以及
固定電話用戶提供了傳輸基礎(chǔ)；另一方面，在3G移動通信中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的比例越來越高，需要的鏈路資源
也越來越多，越來越靈活，GPON可以在單芯光纖上提供多條E1和IP數(shù)據(jù)接口，完全滿足傳輸需要。
　　（2） GPON的傳輸帶寬高達(dá)2.5G，而一般的MSTP接入層為622或155M的帶寬。在提供基站業(yè)務(wù)傳輸之
余，GPON顯然有更大的帶寬空間提供多種新的業(yè)務(wù)。對于移動運營商來說，覆蓋整個城市傳輸網(wǎng)絡(luò)，單純
的提供基站業(yè)務(wù)傳輸，一定程度上造成網(wǎng)絡(luò)投資浪費，如果采用GPON作為最后一段的傳輸，在提供基站E1
傳輸?shù)耐瑫r，GPON還能夠提供基站所在大樓/區(qū)域的寬帶接入，一網(wǎng)多用，勢必給移動運營商帶來新的利潤
增長點。
　　（3） GPON系統(tǒng)的一大特點是單纖連接，出局光纖考慮備份只需要2根光纖，相比較MSTP接入環(huán)至少4
根光纖，PDH則一個接入點至少一對光纖。傳輸帶寬GPON>MSTP接入環(huán)>PDH，光纖資源消耗則GPON　　當(dāng)然，GPON主要定位是在接入層的應(yīng)用，在傳輸上與MSTP相比，存在明顯得劣勢：
　　（1） 在傳輸保護(hù)方面，GPON的保護(hù)機制比MSTP要簡單得多，保護(hù)效果也不如MSTP；
　　（2） GPON采用無源光分配網(wǎng)，覆蓋距離有一定的限制，這方面MSTP接入環(huán)的隨意度要大得多。一個M
STP接入環(huán)節(jié)點與節(jié)點的距離可以達(dá)到15公里以上，而GPON系統(tǒng)在連接最大數(shù)量的ONU時，覆蓋半徑一般不
能超過20公里。
　　（3） 在網(wǎng)絡(luò)融合方面，運營商在骨干、匯聚層均采用了MSTP的傳輸網(wǎng)絡(luò)，在接入層若采用同樣的MST
P技術(shù)，在集中網(wǎng)管、方便運維調(diào)度、降低維護(hù)成本方面具有積極的意義。
　　（4） 在運營商的接受程度，以及應(yīng)用普遍性上，MSTP/SDH已經(jīng)是目前運營商采用的主流技術(shù)，這在3
G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上也是不可能改變的。其他方式只能作為輔助和補充。
5. GPON應(yīng)用于基站傳輸?shù)陌l(fā)展思路
　　（1） 以寬帶接入為主，E1傳輸為輔；
　　純粹為了解決E1傳輸，GPON與SDH/MSTP相比，沒有優(yōu)勢，即使同時有少量的數(shù)據(jù)需求，如100M以內(nèi)，M
STP也能解決此應(yīng)用。
　　而GPON是一個提供高帶寬的光接入網(wǎng)，同時支持源模式TDM傳輸，其質(zhì)量可以與SDH/MSTP相媲美。
（2） 在GPON的應(yīng)用推廣上，我們要將基站傳輸互連和附近小區(qū)/寫字樓/企業(yè)大客戶的綜合接入結(jié)合起
來，提供綜合的應(yīng)用，這才是GPON一體化解決方案的優(yōu)勢。
　　首先GPON是作為綜合業(yè)務(wù)接入網(wǎng)，能應(yīng)用于寫字樓、園區(qū)或住宅區(qū)的帶寬接入，對于在寫字樓頂、園
區(qū)等附近新規(guī)劃的BTS，可以考慮利用現(xiàn)有的GPON接入網(wǎng)進(jìn)行傳輸，而無需重復(fù)建設(shè)MSTP接入網(wǎng)。或者說要
同時考慮區(qū)域高端用戶的寬帶接入，又要部署新的BTS時，可以考慮GPON的一體化接入解決方案。
　　移動運營商目前也在組建自己的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。在3G的應(yīng)用中，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)將占據(jù)越來越大的比例，移動運
營商以前專注進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，現(xiàn)在也增加投資進(jìn)行基礎(chǔ)的傳輸網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。在接入端采用GPO
N，把業(yè)務(wù)區(qū)的綜合接入和基站的傳輸整合成一體化的方案，將會極大地節(jié)省投資，并縮短建設(shè)周期。
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