目前移動(dòng)通信和固網(wǎng)寬帶是我國(guó)各電信運(yùn)營(yíng)商最重要的兩大基礎(chǔ)業(yè)務(wù)，在電信網(wǎng)絡(luò)IP化、寬帶化和技術(shù)融合的大背景下，移動(dòng)寬帶服務(wù)驅(qū)動(dòng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展，對(duì)移動(dòng)回傳承載網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。在對(duì)網(wǎng)絡(luò)靈活性需求不斷增加的同時(shí)，業(yè)務(wù)接入帶寬的需求更是迅猛增加，以WCMDA網(wǎng)絡(luò)為例，移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際接入帶寬已從2G時(shí)代的2 Mbit/s，經(jīng)過3G發(fā)展初期的15 Mbit/s，提高到3G成熟期HSPA+業(yè)務(wù)的28 Mbit/s，未來LTE的基站物理接口將會(huì)達(dá)到GE，實(shí)際業(yè)務(wù)帶寬有可能達(dá)到300 Mbit/s以上。
當(dāng)前，各運(yùn)營(yíng)商在積極探尋適合自身未來移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的基于分組或傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)，如分組傳送網(wǎng)（PTN）、IP化無線接入網(wǎng)（IP RAN）、光傳送網(wǎng)（OTN）及融合技術(shù)P/E-OTN等，與此同時(shí)，也在積極嘗試?yán)矛F(xiàn)有傳輸和接入資源傳送移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)，特別是利用現(xiàn)有PON的空閑端口，以期充分利用現(xiàn)有資源，提高現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的利用率，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和維護(hù)成本，PON因此成為大家所關(guān)心的熱點(diǎn)之一。
1 PON技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展
1.1 PON技術(shù)現(xiàn)狀
傳統(tǒng)的PON系統(tǒng)下行數(shù)據(jù)流采用廣播技術(shù)、上行數(shù)據(jù)流采用TDMA技術(shù)，以解決多用戶每個(gè)方向信號(hào)的復(fù)用問題。傳統(tǒng)PON技術(shù)采用WDM技術(shù)，在光纖上實(shí)現(xiàn)單纖雙向傳輸，解決2個(gè)方向信號(hào)的復(fù)用傳輸。PON一般由光線路終端（OLT）、分光器（ODU）、用戶終端（ONU）3個(gè)部分構(gòu)成。目前在現(xiàn)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的PON技術(shù)包括EPON和GPON 2種主流技術(shù)，EPON上下行帶寬均為1.25 Gbit/s，GPON下行帶寬為2.5 Gbit/s，上行帶寬為1.25 Gbit/s。
目前在實(shí)際的FTTx應(yīng)用場(chǎng)景中，大多數(shù)EPON/GPON只配置了以太接口，可選配置POTS和2M接口。但從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求上，EPON/GPON均可實(shí)現(xiàn)IP業(yè)務(wù)和TDM業(yè)務(wù)等多業(yè)務(wù)接入，并可實(shí)現(xiàn)QoS分類。
EPON/GPON均可傳遞時(shí)鐘同步信號(hào)，可通過OLT的STM-1接口或GE接口，從外部線路中提取頻率同步信號(hào)，此時(shí)OLT需要支持同步以太網(wǎng)；也可以在OLT設(shè)備上從外部BITS輸入時(shí)鐘信號(hào)，作為該P(yáng)ON的公共時(shí)鐘源，ONU與該時(shí)鐘源保持頻率同步。
隨著標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，目前EPON/GPON均有了PON層自身的時(shí)間同步傳遞機(jī)制。
a） 在ITU-TG.984.3 Amendment 2標(biāo)準(zhǔn)中定義了GPON的時(shí)間同步機(jī)制。
b） 在IEEE 802.1as標(biāo)準(zhǔn)中定義了EPON的時(shí)間同步機(jī)制。
1.2 PON技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展
雖然10G EPON和PON尚未大規(guī)模商用，但10 Gbit/s以上速率的PON技術(shù)是近2年ITU-T和FSAN研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。XG-PON1的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)趨于成熟， XG-PON1之后的NG-PON2標(biāo)準(zhǔn)框架也已基本完成。向多波長(zhǎng)擴(kuò)展是近期技術(shù)研究的重點(diǎn)，F(xiàn)SAN已經(jīng)明確TWDM-PON是未來NG-PON2的技術(shù)選擇，但在ITU-T SG15中規(guī)范多種技術(shù)的G.multi標(biāo)準(zhǔn)也已基本完成，這說明有關(guān)多波長(zhǎng)擴(kuò)展的多個(gè)技術(shù)流派之爭(zhēng)遠(yuǎn)沒有結(jié)束。表1是ITU-T關(guān)于GPON、XG-PON1和NGPON2相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定和成熟情況。
2 現(xiàn)有EPON/GPON承載移動(dòng)回傳技術(shù)分析
2.1 移動(dòng)回傳需求分析
不同技術(shù)的3G網(wǎng)絡(luò)對(duì)移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬有所差異，本文以中國(guó)聯(lián)通WCDMA技術(shù)為模型，分析3G移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬需求。為完整分析移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬，將WLAN也作為回傳網(wǎng)絡(luò)承載的業(yè)務(wù)之一，同時(shí)也將BBU-RRU拉遠(yuǎn)模式下對(duì)移動(dòng)回傳網(wǎng)絡(luò)的帶寬和性能需求進(jìn)行分析。其相關(guān)需求見表2，表2中帶寬值均為無線技術(shù)的峰值帶寬。
2.2 現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析
下面測(cè)試數(shù)據(jù)是根據(jù)某運(yùn)營(yíng)商在4個(gè)城市進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果，其中EPON 2個(gè)城市，GPON 4個(gè)城市，不同類型的設(shè)備每個(gè)城市只測(cè)試一個(gè)廠家的設(shè)備。
2.2.1 性能測(cè)試
a） TDM業(yè)務(wù)。誤碼率和抖動(dòng)均正常，但是時(shí)延偏大，測(cè)試結(jié)果表明，半數(shù)以上測(cè)試中，時(shí)延大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的2 ms。
b） 以太網(wǎng)業(yè)務(wù)。PON技術(shù)本身就是基于以太網(wǎng)的技術(shù)，對(duì)IP業(yè)務(wù)的承載較有優(yōu)勢(shì)，在測(cè)試中以太網(wǎng)業(yè)務(wù)的丟包率、時(shí)延、誤碼均符合要求。
c） 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換。在現(xiàn)有接入網(wǎng)中，PON的保護(hù)技術(shù)很少使用，但是考慮到移動(dòng)基站安全性要求較高，對(duì)保護(hù)倒換進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。保護(hù)倒換驗(yàn)證了以下2種類型。
?。╝） 干路光纖保護(hù)倒換。分別對(duì)EPON/GPON的TDM業(yè)務(wù)、以太網(wǎng)業(yè)務(wù)保護(hù)倒換進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明，僅一處測(cè)試保護(hù)倒換時(shí)間大于50 ms，但大部分測(cè)試的倒換時(shí)間都大于20 ms，相較于現(xiàn)有的MSTP網(wǎng)絡(luò)，倒換時(shí)間較大。
?。╞） 全線路保護(hù)倒換時(shí)間。測(cè)試結(jié)果見表3。全線路保護(hù)的測(cè)試結(jié)果較差，半數(shù)測(cè)試不支持。
2.2.2 業(yè)務(wù)功能驗(yàn)證
a） 網(wǎng)絡(luò)正常時(shí)，各類業(yè)務(wù)均正常開通。
b） 網(wǎng)絡(luò)保護(hù)倒換時(shí)，效果較差。測(cè)試結(jié)果如表4所示。
2.2.3 同步
a） 時(shí)鐘同步。從外參考同步信號(hào)輸入、設(shè)備內(nèi)部時(shí)鐘輸出頻率準(zhǔn)確度、漂動(dòng)產(chǎn)生、相位瞬變以及CES業(yè)務(wù)時(shí)鐘性能測(cè)試來看，測(cè)試PON設(shè)備在支持傳統(tǒng)的頻率同步方面已沒有問題。
b） 時(shí)間同步。時(shí)間輸入/輸出接口功能方面，均達(dá)不到要求，且部分廠家設(shè)備不具備時(shí)間信號(hào)1 pps輸出接口；時(shí)間傳遞的相對(duì)精度方面，在網(wǎng)內(nèi)有外參考時(shí)，基本可滿足100 ns的要求，無外參考時(shí)，恢復(fù)出的時(shí)間信號(hào)不可用。
從測(cè)試結(jié)果看，對(duì)于時(shí)鐘同步傳遞基本滿足使用要求，但時(shí)間同步型號(hào)傳遞支持較差，仍有待改進(jìn)。
2.3 簡(jiǎn)要分析及結(jié)論
基于上述技術(shù)分析和測(cè)試驗(yàn)證可以看出，現(xiàn)有PON技術(shù)主要針對(duì)寬帶接入，雖然為了承載移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)，在標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)的演進(jìn)過程中做了很多的改進(jìn)和完善，但應(yīng)用場(chǎng)景仍有較大的局限性，產(chǎn)品仍需改進(jìn)完善。具體總結(jié)如下：
a） GPON、EPON在功能上均可實(shí)現(xiàn)對(duì)2G、3G業(yè)務(wù)的承載，但TDM業(yè)務(wù)時(shí)延偏大，應(yīng)注意其應(yīng)用場(chǎng)景。
b） 現(xiàn)網(wǎng)保護(hù)倒換測(cè)試效果較差。建議PON技術(shù)用于安全性要求較低或自身光纜線路無保護(hù)路由的基站，如室內(nèi)分布系統(tǒng)等。
c） 現(xiàn)網(wǎng)已經(jīng)部署的大部分ONU設(shè)備并未配置E1端口，OLT設(shè)備也未配置STM-1接口，部分廠家設(shè)備支持TDM業(yè)務(wù)還需另配板卡（現(xiàn)網(wǎng)已部署設(shè)備不支持同步）。因此對(duì)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備利舊承載移動(dòng)回傳有一定的局限性。
d） 現(xiàn)有PON設(shè)備對(duì)時(shí)間同步的支持還有待改進(jìn)，未來能否作為L(zhǎng)TE承載還需進(jìn)一步研究。
3 PON承載LTE需要關(guān)注的問題
從表2中可以看出，LTE引入后對(duì)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、時(shí)間同步等方面提出了更高的要求，現(xiàn)有的EPON/GPON設(shè)備無法滿足這些要求，而且也無法滿足BBU-RRU拉遠(yuǎn)情況下CPRI接口的性能要求，應(yīng)該說，現(xiàn)有PON設(shè)備無法滿足承載LTE的應(yīng)用需求。
在無線技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，PON技術(shù)也在不斷進(jìn)步，基于多波長(zhǎng)擴(kuò)展的PON技術(shù)采用WDM技術(shù)，在其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，已經(jīng)從單純支持寬帶業(yè)務(wù)向支持移動(dòng)回傳等多種業(yè)務(wù)接入擴(kuò)展，為下一步LTE移動(dòng)承載提供了一個(gè)完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
從電信網(wǎng)的發(fā)展來看，網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和核心是網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，應(yīng)具有較高的可靠性和可擴(kuò)展性，但業(yè)務(wù)接入與業(yè)務(wù)發(fā)展緊密相關(guān)，特別是在今天業(yè)務(wù)從TDM向IP化過渡的過程中，不同業(yè)務(wù)有可能需要不同的接入技術(shù)，多種接入技術(shù)共存已成為現(xiàn)實(shí)，如何充分利用現(xiàn)有資源、提高現(xiàn)有資源的利用率是各運(yùn)營(yíng)商挖潛的主要手段之一，如何在PON自身技術(shù)發(fā)展、滿足固網(wǎng)接入的同時(shí)兼顧LTE移動(dòng)回傳業(yè)務(wù)的發(fā)展是下一步固移融合中需要重點(diǎn)思考和關(guān)注的問題之一。