EPON支撑移动网络的持续演进

EPON承载基站能够降低运营商的建网成本

    在移动网络向3G/4G演进的过程中，移动运营商正面临着诸多挑战。随着移动业务从窄带语音向宽带数据、视频业务的迅猛发展，带宽也随之快速增长，但带宽的迅猛增长并没有给运营商带来利润的线性增长。运营商希望能在满足业务发展需要更大带宽的同时，降低带宽的成本费用。

    在移动通信网络中，移动回程网络指的是无线接入网（UTRAN）中基站与基站控制器之间的数据传输通道，即GSM、CDMA网络中Abis接口，或WCDMA、TD-SCDMA网络中的Iub接口。移动回程成本占到了移动通信网络总成本的30%左右。

    随着FTTx网络的大规模建设，EPON的覆盖范围日益广泛。微基站、PICO基站和Femtocell等类型的移动基站常应用于高层写字楼和居民高楼的室内覆盖，此类基站的覆盖范围与FTTB/FTTCab的应用场景有重叠之处。因此，在有数据业务发展潜力的楼宇、住宅小区、酒店等区域，利用FTTx宽带接入资源承载基站，可以解决接入传输资源短缺的问题，具有节省光纤资源、部署灵活方便、可扩展性好等优点。目前国内建设的EPON数量已经超过了1000万线，利用已有的EPON网络承载基站回程，能够降低运营商的建网成本。与此同时，利用EPON技术能在包交换网络上承载无线基站，低成本、灵活方便地为基站提供充足的传输带宽，有效节省移动回程运维费用。

应用场景及组网
应用一：EPON与MSTP混合组网

    传统基站大部分是具有E1、T1接口的TDM/ATM基站。目前承载网广泛采用PDH/SDH设备实现。随着承载带宽需求的成倍增加，数据业务剧增及其突发性和不平衡性，传统方式带来的运营成本的增加，使得运营商面临巨大压力。运营商急需寻求低成本、灵活高效的接入方式来解决业务宽带化带来的挑战。

    利用EPON的多业务承载能力，EPON网络可以作为承载网的接入层，替代部分传统MSTP承载设备，单光纤延伸接入基站，灵活地接入FTTx网络覆盖范围内的移动基站，有效地节省运营商的光纤资源，降低运营商的建网及运营成本。

    其组网方式可分为两类：EPON承载E1/T1基站和EPON分流基站数据业务。
    （1）E1/T1基站的承载
    如图1，EPON的ONU侧采用PWE3、MEF8等CES电路仿真技术接入E1/T1接口的基站，OLT侧终结CES后，通过E1/STM-1接口接入到MSTP网络。其中，TDM电路仿真封装有SAToP（RFC4553）、CESoPSN（RFC5086）等方式，以IP、MPLS、L2TP等报文头对PW报文进行封装。ATM业务采用RFC4717协议封装。

    在这种部署方式下，对于GSM、WCDMA网络，可以由OLT接入BITS时钟，ONU通过E1/T1接口为基站提供稳定、高质量的时钟同步；对于CDMA和TD-SCDMA网络，由于基站需要进行时间同步，需要GPS或由EPON网络为其提供时间同步，可以由ONU以1pps+TOD的形式提供时钟，也可以通过1588消息发送时钟信息给基站。

    （2）EPON分流接入基站的数据业务
    随着业务发展，基站承载的业务由原来的以话音为主变为以宽带数据业务为主，业务带宽需求量大大增加。 此时，基站可采用FE+E1的混合上联方式，其中FE传递宽带数据业务，E1传语音业务，EPON的多业务能力更加得到体现。

    组网时可采用分路传送方式，分别（逻辑通道分开）传递FE和E1业务。EPON的ONU侧采用PWE3、MEF8等CES电路仿真技术接入E1/T1接口的基站，OLT侧终结CES后，通过E1/STM-1接口接入到MSTP网络。数据业务直接由ONU的FE接口承载，经OLT接入到城域网。

    在这种组网中，语音和数据业务互不影响，EPON仅为基站提供数据业务的传输通道，仅需保障其数据传输的QoS，无需为基站提供时钟和时间同步。这样不仅保持原有网络拓扑不变，也有利于对原有投资的保护。

应用二：纯IP回程业务承载

    随着3G相关技术及标准的成熟和业务发展、网络IP化的不断演进，伴随着分组传送技术、标准和产业链的成熟，以现有光纤网络结构为基础，建设基于分组传送技术的城域传送网是未来的重要发展趋势。IP化基站具有接口带宽高、统计复用带宽资源、可扩展性好等优点，是基站发展的方向。

    在这一阶段，承载网的汇聚层会逐步演进到全IP化的PTN网络。OLT通过GE/10GE接口汇聚到CE/PTN网络，ONU则通过FE接口为基站提供数据传输通道，如图2。

    由于IP化基站不再具有E1/T1等带有时钟信息的接口，承载IP化基站需要解决的主要问题是时钟和时间同步。借助上述EPON网络时钟和时间同步机制，ONU能够通过1pps+TOD接口或1588消息为基站提供时钟和时间同步信息，满足基站的承载要求。

 

应用三：Pico和Femtocell的承载

    Pico和Femtocell家庭基站，是放置在SOHO或家庭环境中的无线接入设备，工作于授权频段，使用家庭固定宽带接入作为其回传网络，由网络侧的网关汇聚到移动核心网。Pico和Femtocell为室内覆盖提供了有效的解决方案。

    Pico和Femtocell的回程必须依赖宽带接入网，PON作为目前主流的宽带接入技术，是其理想回程手段。Pico/Femtocell因环境条件所限没有GPS接入，必须依赖EPON系统提供时钟/时间服务。

    借助宽带接入网接入Pico和Femtocell，可以大幅度提升移动网络的室内覆盖效率，改善用户体验。

应用四：EPON承载LTE基站

    LTE是由3GPP定义的移动宽带网络标准的下一个演进目标，支持在成对频谱和非成对频谱上的运行，支持1.4~20MHz的信道带宽，可实现对现有和未来的无线频带频谱的高效利用。该技术将大大改善移动视频、博客、高端游戏、丰富的多媒体电话和专业服务等要求更为严苛的应用。

    LTE网络具有高带宽、扁平化、Mesh化结构、全IP化等特点。LTE基站的覆盖半径小、基站密度高，与以PON为核心的FTTx网络在覆盖范围和接入位置上有很高的重叠度。FTTx网络在覆盖有线宽带接入用户的同时，还可以为同一区域的LTE基站提供回程传输，实现固网和无线网络在接入层的融合，有效降低基站的传输成本。

    EPON承载LTE基站的组网与IP化基站的承载类似，现有网络目前支持2G/3G回程网络，未来LTE成熟，可直接承载LTE业务。

    目前正在进行试商用的10G EPON技术，带宽大，满足LTE大带宽BACKHAUL的需求。现有EPON网络可以平滑演进到10G EPON，为移动网络的持续演进提供了充足的带宽保障。

EPON承载移动网络成功实践
江苏移动EPON承载GSM基站，助力全业务运营

    2007年6月，江苏移动发展规划部门经过一年多的研究和探讨，选择EPON作为江苏移动战略产品，积极探索利用PON技术结合移动业务特点实现微蜂窝、室外基站、营业厅、代理店、动感地带体验店、新业务体验区、办公业务以及WLAN的接入，为即将开展的全业务运营积极准备。2007年10月，江苏移动在江苏南京市江宁东南大学校区，采用EPON接入微基站、动感厅、代理店等，实际开通7个站点，成为中国移动第一个利用EPON承载GSM基站并加载业务实际运行的商用实验局。

    在该方案中，由OLT接入BITS时钟，为基站提供时钟同步。基站通过E1接入ONU，采用CES电路仿真技术上行至OLT，OLT通过STM-1接入MSTP传输网络。网络拓扑如图3。
 
    该区域的基站开通至今运行稳定、服务质量良好，为江苏移动开展全业务运营起到了良好的示范效应。目前，江苏移动全省均采用EPON技术构建FTTx宽带接入网，部署EPON达35万线，为全业务运营打下了坚实的基础。

上海电信EPON承载CDMA基站，快速拓展移动业务

    2009年2月，上海电信与中兴通讯携手合作，在南汇区成功实现EPON承载CDMA 1X业务及EV-DO高速数据业务割接，通过现场长时间连续通话测试，通话质量良好、语音业务信号稳定，EV-DO数据业务运行稳定，实测速率达190Kbps以上，在线视频播放流畅。

    该方案采用中兴通讯EPON SBU设备ZXA10 F429作为接入端设备，为CDMA基站提供E1接口；大容量OLT设备ZXA10 C220作为局端设备对基站业务数据进行汇聚后，接入上层SDH传输网络设备，再传输至远端 BSC。为保障业务可靠性，C220与上层SDH传输网络之间采用2个STM-1实现上联保护功能。

    该方案解决了上海电信机房与CDMA基站机房之间的传输难题，使上海电信可以迅速、高质量地向用户提供丰富、可靠、便捷的CDMA、固网融合业务，有效降低了上海电信的综合建网成本。该试商用局的成功开通，标志着上海电信在探索固网与移动网络融合领域获得了突破性成果，为高带宽的3G业务承载提供了成功范例。

    现网实际应用表明，EPON网络具备数据、语音和TDM全业务接入能力，10G EPON技术更是充分满足LTE大带宽需求，能够满足不断演进中的无线接入需求。EPON承载方案充分利用EPON的高带宽、高精度时钟传递、良好的QoS保障及完善的保护机制，与FTTx宽带网络建设有效结合，使用现有的宽带网络回程无线网络流量，有效降低了回程成本，为运营商提供了低成本、灵活方便的基站承载解决方案。