探讨XPON在宽带业务协同发展中的应用

2014-08-12孙喜成

科技视界 2014年19期

孙喜成

【摘要】数字化、智能化、综合化成为未来通信网发展的方向，而XPON作为新一代的光纤接入技术，其已经成为未来通信网发展中重要的组成部分。本文从XPON产生的技术背景和原理入手，探讨XPON技术的优势，并通过分析宽带业务协同发展形势，探讨XPON在宽带业务协同发展中的应用。

【关键词】XPON；宽带；协同发展

XPON作为新一代光纤接入技术，在抗干扰性、带宽特性、接入距离、维护管理等方面均具有巨大优势，其应用得到了全球运营商的高度关注，尤其在铁通公司宽带业务的开展中，XPON体现出了一定的优势。

1 概述

1.1 XPON产生的技术背景

三网融合，是指广播电视网、电信网与互联网的融合，其中互联网是核心。现阶段，三网融合并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IP协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向用户提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一[1]。三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。目前更主要的是应用层次上互相使用统一的通信协议[2]。IP优化光网络就是新一代电信网的基础，是我们所说的三网融合的结合点。而随着光通信技术的发展，为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输高质量，成为三网业务的理想平台。

1.2 XPON技术原理

XPON技术以光纤为传输媒质，采用波分复用技术，具备高接入带宽，全程无源分光传输，在管理和运维、带宽性能、综合业务提供、带宽分配策略、组网灵活性等方面，相比其他光接入技术具有明显的优势[3]。XPON光接入技术中比较成熟的EPON和GPON，均是由局端OLT、用户端ONU设备和无源光分配网络ODN组成。其中ODN网络及设备是XPON综合接入中的重要一环，涉及到全新光纤网络的组建和应用，相关ODN设备及组网成本，已成为制约XPON应用的重要因素。

PON是指ODN中不含有任何电子器件及电子电源，ODN全部由光分路器等无源器件组成，不需要有贵重的有源电子设备。PON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络[4]。OLT是为光接入网提供网络侧与业务节点之间的接口，分配和控制信道的连接，并有实时监控、管理机维护功能，OLT经一个活多个ODN与用户侧的ONU通信，OLT可以位于交换局内部，也可以位于远端。ODN由单模光纤和光分路器、光连接器等无源器件组成，是OLT和ONU之间物理连接提供光传输媒质。ONU是为光接入网提供直接或远端的用户侧家口，其位于ODN用户侧，主要功能是终结ODN光信号，处理光信号，并为用户提供业务借口。PON（无源光网络）的局端设备OLT（光线路单元）以广播的方式下行发送数据给客户端设备ONU（光网络单元），ONU接收广播帧与符合自己的LLID的帧。ONU以TDMA的方式上行数据给OLT，OLT比较LLID注册列表接收数据。每个ONU在由局方设备统一分配的时隙中发送数据帧；分配的时隙补偿了各个ONU距离的差距，避免了各个ONU之间的碰撞[5]。

目前业内普遍看好的xPON技术有EPON（以太网无源光网络）和GPON（千兆无源光网络），下面就这两类技术做个分类比较。EPON/GEPON融合了PON和以太网的优点，系统结构更简化，标准宽松，成本更低；1Gbit/s的高速宽带，且易于升级；与现有的以太网兼容，无需协议转换；具有同时传输TDM、IP数据和视频广播的能力等优点。随着多协议标签交换（MPLS）等新的IP服务质量（QoS）技术的采用，也可提供一定的QoS保证[6]。

EPON/GEPON技术目前仍难以支持实时业务的服务质量；在安全性、可靠性等方面与电信级的服务相比仍有差距。GPON技术针对1Gbit/s以上的PON标准，除了对更高速率的支持外，还是一种更佳、支持全业务、效率更高的解决方案。引入通用成帧协议（GFP），能将任何类型和任何速率的业务进行原有格式封装后经由PON传输，而且GFP帧头包含帧长度指示字节，可用于可变长度数据包的传递，大大提高了传输效率。因此能更简单、通用、高效地支持全业务[7]。虽然EPON以及GPON有自己不同的技术，但是两者有相同的网络拓扑结构，相似的网络管理结构，均面向相同的光接入网应用，并非不可融合，而下一代PON网络系统xPON可以同时支持这两种标准，即xPON设备可以根据用户的不同需求提供不同形式的PON接入，解决了两种技术不兼容性问题。同时xPON系统提供统一的网络管理平台可以管理各种业务需求，实现具有严格QoS保障的全业务（包括ATM， Ethernet， TDM）支持能力，通过WDM支持下行有线电视传输；同时可以自动识别EPON，GPON接入卡加入、撤销；真正同时兼容EPON以及GPON网络[8]。对于网络管理者来说所有管理、配置都是针对业务进行的，而不用考虑EPON和GPON技术上的差异。也就是说，EPON和GPON的技术实现对于网管是透明的，两者的差异被屏蔽掉后提供给上层统一的接口。统一的网络管理平台是本系统最大优势之一，真正实现了两个不同的PON技术在网络管理层面上的统一。

1.3 XPON网络参数及技术指标

1.3.1 XPON网络参数如下：

（1）多业务支持能力：实现具有严格QoS保障的全业务（包括ATM， Ethernet， TDM）支持能力，对于业务最优化，通过WDM支持下行有线电视传输；

（2）EPON，GPON接入卡的自动识别、管理；

（3）支持1：32的分支能力；

（4）传输距离不大于20公里；

（5）上下行对称线路速率1.244Gbit/s. 支持端口流量统计功能；

（6）支持动态和静态带宽分配功能。

（7）支持多播和组播功能。

1.3.2 XPON网络的主要技术指标[9]：

（1）系统容量：系统具有大容量IP交换内核（30G）提供10G以太网网络接口，每一OLT可以支持36个PON网络。

（2）多业务接口：支持TDM，ATM，Ethernet，CATV，并提供严格的QoS保证，可以充分包括已有的业务。真正做到支持业务的平滑升级。

（3）系统高可靠性及可用性要求：系统提供可选的1+1保护倒换机制，充分满足电信网对网络可靠性的要求，倒换时间少于50ms。

（4）网络范围：可配置的10，20Km网径，充分满足接入网的要求。

（5）统一系统管理软件平台：对于不同的接入方式，具备统一的网络管理平台

2 XPON在宽带业务协同发展中的应用

近年来，随着光纤接入技术迅猛发展，XPON技术的不断成熟，以 XPON 为代表的光接入技术建设成本相对较低，从而使得XPON广泛地应用在各大运营商网络建设中。目前，移动协同发展有了一定的成绩，在这个新形势下，通信网应改变传统的，以电缆和DSLAM 为主要接入方式的宽带发展模式，确保经济效益的基础上，可采用光纤接入作为宽带业务的主要手段，进而，推动光纤接入技术在铁通的运用，最终提高通信网络质量，并满足通信网未来发展需要。通信网络市场竞争日趋激烈，为了顺应网络建设发展方向，铁通应积极推广将以 PON 为主的光纤接入方式作为未来通信网络建设的主要手段[10]。

众所周知，XPON 技术目前广泛应用在宽带网络接入中，其采用点对点接入的方式，具有网络覆盖面积大、接入距离远、下行带宽高等特点，同时，XPON采用单纤传输，能大幅度提升宽带网络质量。如今，固话语音业务不断萎缩，移动语音业务正逐步取代固话业务。如何减缓固话语音业务的下滑速度，保证公司效益，也成为铁通公司的当务之急。那么当前与移动开展业务协同中，在以 XPON接入方式发展宽带业务的同时，为了提升用于语音业务质量，主要从以下几方面入手。

2.1 把语音和数据业务进行分离

（1）ONU 根据物理端口添加 vlan 标签。

（2）OLT 根据不同的标签把语音流和数据流分离，语音业务和互联网业务物理上分别指向不同的上联端口；互联网业务通过 FE 或 GE 端口直接或通过汇聚交换机与铁通城域网 BAS 相连，语音业务通过专线接入 SBC。

（3）VLAN 用于实现用户和业务的隔离、标示、管理和控制，包括管理 VLAN 和用户业务 VLAN。XPON 网络的 VLAN 规划应该与IP 城域网相协调，VLAN 的规划应该按照全覆盖的方式进行规划，即确保为每个用户预留 VLAN，以避免由于将来用户增加导致现有VLAN 进行大幅调整的情况发生[11]。

2.2 SBC 的设置和到 SBC 的连接

（1）SBC 的设置。现阶段用户规模较小的情况下，建议利用移动已经有的 SBC，可以快速地实现铁通 XPON 用户的语音业务接入；在铁通用户大规模割接到移动 IMS 实现网络融合时，建议为铁通新建专用 SBC。

（2）OLT 到 SBC 的连接。在铁通城域网内设置一对汇聚设备 SR，负责铁通本地所有 OLT 语音业务端口的汇聚，OLT 双上联至一对 SR 形成双路由保护；铁通 SR 通过专线与设置在 SBC 前的专用 CE 相连，接入移动 SBC；移动 SBC 部署虚拟 SBC 策略，接入侧部署铁通城域网地址，在移动 CMNET CE 上部署 VRF 功能，保证CMNET 网络和铁通城域网络的隔离。

2.3 与 MGCF、GMSC 的连接

铁通关口局不直接与 MGCF 连接，通过移动关口局 GMSC 与MGCF 相连。铁通关口局与移动关口局间设置专用中继，用于承载铁通 IMS 用户的话务，方便实现路由控制和计费结算。

2.4 营业受理和业务开展

方案 1：铁通 BOSS 负责营业受理和业务营销和发展，利用现有营业受理流程，完成网络资源调查，以自动或工单方式实现接入设备的数据制作，装维人员接收工单完成上门跳线、安装等工作；移动 CM-IMS 核心网各相关网元为铁通提前、批量开用户数据。

方案 2：省移动 BOSS 负责营业受理和业务开展，铁通营业厅设置移动 BOSS 终端；铁通 XPON 网管向移动 BOSS 开放接口，移动CM-IMS 核心网各相关网元和接入设备上用户数据自动进行开通，铁通装维人员接受移动的工单完成上门跳线、安装等工作。

2.5 计费和账务实现

方案 1：铁通 BOSS 负责计费，移动 BOSS 对铁通 IMS 用户不计费。在移动关口局和铁通关口局之间设置专用中继，铁通 IMS用户的所有发话都先指向铁通关口局，在铁通网内送至铁通省智能网 SSP；可以利用 APS 业务开展预付费，如提供后付费则智能网允许用户透支，由铁通计费系统在每月出账后通过 MML 接口对用户进行自动停复管理。

方案 2：由移动完成话单采集、分拣，发给铁通计费中心，由铁通 BOSS 负责账户处理。铁通现有计费系统需要支持与移动之间的话单传送接口，支持 3GPP 定义的基于 ASN.1 格式的标准 IMS话单格式处理。

方案 3：移动 BOSS 负责计费和账务处理，开铁通发票，采用代收铁通费用的方式，移动向铁通结算相关费用。

2.6 呼叫的路由原则策略

路由总体原则：IMS 网络与 CS 域之间采用就远入 IMS，就近出 IMS 原则；由于行业监管限制，在铁通和移动关口局实现融合之前，铁通 IMS 用户的网间通话，全部经铁通关口局迂回；铁通 IMS 用户做主叫时，可采取两种方案：1.全部呼叫到铁通关口局迂回，由铁通智能网 SSP 进行计费；2.所有呼叫都不迂回，移动 BOSS 进行话单分拣并进行计费账务处理[12]。

3 XPON发展趋势

下一代PON技术必须满足几个基本要求：其一，应支持与现有PON技术共存于ODN中；其二，需有更高的带宽能力及更好的业务隔离能力；其三，成本要有竞争力。为满足光纤接入网高带宽、多业务、低成本平滑演进的需要，引入WDM技术是光纤接入网最优演进方案。WDM技术正是在4个方面具有突出优势：一是，基于WDM技术，可以充分利用光纤的Tbit量级的带宽容量，大大扩增了光纤承载用户数量；二是，采用不同的波长承载不同业务，满足多业务承载的业务隔离需要；三是，波长叠加方式对已经承载的业务没有任何影响，可以实现平滑无缝演进；四是，WDM叠加方案在GPON向10G GPON升级的过程中已经验证。从产业链角度看，在PON网络引入WDM技术的理念正得到各方面的认同。WDM技术虽然拥有多项优势，但引入到接入网还有很多工作要做，标准还在制订之中，在成本上也有很大下降空间，同时由于高带宽业务未形成规模，所以相关产业尚处于初级阶段。因此，PON技术的进一步发展，需业界人士把握业务需求的情况，通过多方推动完善相关标准，并从技术研发到技术部署等各个阶段综合考虑，实现PON网络高带宽、多业务、低成本可持续发展。

4 结语

目前，XPON技术处于快速发展阶段，通信网络发展过程中应对XPON有科学的、长期的规划发展目标，从而，可以应对其在宽带业务协同发展及未来技术对现有设备升级和扩容等方面的要求。

【参考文献】

[1]蒋耀卿.XPON技术在协同发展中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2010，4（13）：13.

[2]张鹏.FTTXPON技术与应用[J].现代通信技术丛书，2010，4.

[3]黄海峰.引入WDM技术，实现PON网络可持续演进[J].通信世界周刊，2011，6（12）：65-66.

[4]田方，杨葆莉.IMS技术发展与应用分析[J].移动通信，2010，9：7-10.

[5]张进明.PON技术现状及应用发展趋势[J].广东科技，2009，9（09）：33-34.

[6]求丽军，潘智杰.全业务运营环境下接入网建设策略探讨[J].2009，6（12）：100-101.

[7]沈成彬.一代PON技术的应用及发展[J].电信科学，2009，5（11）：45-46.

[8]赵国存.光纤接入网规划探讨[J].电信工程技术与标准化，2011，5（11）：66-67.

[9]侯振.PON技术改造小区接入网技术探讨[J].煤矿现代化，2010，6（3）：287-288.