让无线宽带真正无处不在——PON承载TD-LTE基站应用场景分析

烽火通信科技股份有限公司

让无线宽带真正无处不在
——PON承载TD-LTE基站应用场景分析

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1 引言

从业务发生的场景来看，超过70%的数据都是发生在室内，这就决定了室内区域网络覆盖的重要性。据相关报告显示，70%的通话、80%的数据流量均发生在室内。同时，高ARPU用户的通话，流量有80%都发生在室内。

从中国移动的4G网络实际情况来看，室外实现良好覆盖，但到楼内就歇菜。这主要是因为移动4G基站运行在较高频段，信号穿透能力弱，导致目前这种尴尬境地，也因此成为了越来越多用户吐槽的焦点，继而成为影响4G网络ARPU提升的最大障碍。

对比前两期重点关注宏基站建设，即将启动的中国移动TD-LTE三期工程中，农村覆盖和室内覆盖是两个关键点，在继续延伸4G网络覆盖能力的同时，开始关注深度覆盖，这也意味着其4G网络的运营能力将会得到显著增强。

室内覆盖主要是通过小基站和室分系统来实现，作为宏站覆盖过程中出现的盲点、热点以及弱点的方案补充。宏站的建设主要采用分组设备，包括PTN、IPRAN；对于室内以及农村场景，更多的采用小战或者室分站来建设，其相对宏站表现出数量多、安装环境复杂的特点，因此现有的分组设备承载移动回传必然会面临设备安装条件不具备、安装成本高的困境；基于此，PON网络其点到多点的技术特点，节省了大量主干光纤资源；同时，匹配运营商在宽带网络建设过程中积累的大量光纤资源；鉴于以上两个特点，PON网络完全可以在这种场景下发挥主力作用。本文就PON和分组网承载小站以及室分站来进行技术对比。

2 PTN和PON技术介绍

PTN适应IP化发展趋势，继承MPLS封装和交换，适应多业务承载需求。

（1）PTN技术：在城域由核心层、汇聚层和接入层三层设备组网，正在省际/省内骨干传送网建设PTN。

如图1所示，PTN是环网结构，定位于基站、重要集团客户承载。

图1 PTN网络结构

特点：

●内核为分组交换。

●基于LSP等隧道做业务隔离。

●弹性管道，支持QoS和统计复用。

●继承SDH的OAM和保护能力。

●具备转发和多业务承载能力。

PON目前是宽带业务接入的主流技术，主要可分为EPON和GPON

（2）PON技术：由局端设备OLT、光分配网络ODN（含光纤光缆、光分路器）、用户侧设备ONU三部分组成。

如图2所示，PON是星型结构，定位于WLAN、普通集团客户、家庭宽带客户承载。

图2 PON网络结构

特点：

●大带宽：百兆千兆业务接入。

●大覆盖范围：10km以上距离。

●低成本：上行时分复用，下行广播方式，节省管线资源。

●可管可控：GEM封装，增强OAM能力。

3 PTN和PON技术指标比较

本文根据4G基站对带宽、时延、保护等技术规格来分析两种技术的满足程度。

根据表1中TD-LTE对传输技术指标需求来看，PTN能够很好地满足TD-LTE基站回传要求；PON传输技术指标能满足TD-LTE需求，技术上具备应用可行性。

4 TD-LTE接入组网方案

4G基站组网方案参见图3。

（1）方案1：PTN组网

采用PTN承载基站，可新建也可扩容PTN网络。（2）方案2.1：PON共享组网

基站与家庭客户、WLAN等其它客户共用OLT或ONU，可利旧已有PON网络。（3）方案2.2：独立PON口组网

针对TD-LTE基站回传，采用专用的独立PON系统，以新建方式为主。

（4）方案分析

●PTN组网（方案1）：TD-LTE规模建设普遍采用的方案。

●PON共享组网（方案2.1）：在现有PON网络基础上接入基站，建设灵活、成本低，但网络相对缺乏封闭性，维护复杂。

●独立PON口组网（方案2.2）：随着LTE发展新建PON网络，承载效率较低、光纤消耗较大。

表1 PTNvsPON技术指标对比

5 PON接入TD-LTE组网分析

（1）PON共享组网：资源共用，业务混传，资源利用率高、业务安全性较低。

（2）主干接入资源严重不足时可采用独立PON口组网：PON口或主干接入光缆利用率较低，但业务安全性较高。

●光分路器高挂：单PON口可接入更多基站，分路器以上和以下存在共路由，保护意义不大，主干接入纤芯消耗过大，约1芯/站，分纤点纤芯配置较为复杂，业务安全性较低不推荐。

●光分路器设置在分纤点以下：单PON口接入1～2个基站，每个分纤点1芯，0.5～1个芯/站，资源总消耗量较低，PON口利用率较低，但业务安全性较高推荐。

（3）组网方案建议：光分路器一定要设置在主干接入路由的分纤点以下，优先采用独享PON口方案。

图34 G基站组网方案

6 PON接入TD-LTE组网分析——保护

PON网络对业务的保护目前主要对上联和下行链路的保护，下行包括TypeB，TypeC；上联包括双归属以及采用多种二层、三层协议实现链路保护

（1）方式1：全光纤保护（TypeC）

●主干、末端均保护。

●末端施工难度大、难以实现不同物理路由、线缆成本高。

（2）方式2：主干光纤保护（TypeB）

●只保护主干。

●可操作性较高，但需做好长短径规划。

（3）总结

●为发挥PON成本低、灵活接入的优势，建议仅考虑配置主干光纤保护。

●PON系统无法避免单节点故障，建议配置上联口保护。

7 PON接入TD-LTE组网分析——时间同步

（1）PON系统时间同步精度要求：OLT和ONU之间的时间偏差应小于±200ns。

（2）OLT设备要求

●1588v2以太网（带内）输入接口。

●1PPS＋ToD（带外）输入接口。

（3）ONU设备要求

●1588v2以太网（带内）输出接口。

●1PPS＋TOD（带外）输出接口。

（4）根据现网实际测试情况来看

●主流厂家PON设备均支持同步接口，同步精度满足要求。

●PON支持1588v2同步端到端精度满足±1.5μs标准要求。

目前，现网厂家的OLT绝大多能支持时间同步功能，比如烽火通信的AN5516系列OLT只需在现有平台上增加相应的时钟单盘即可实现1588v2的同步以及外部时钟的接入，此外对平台软件和网管软件进行升级即可平滑支持时间同步；同时，在ONU侧，专门开发了用于移动基站回传的CBUAN5161系列，上行支持GPON/EPON/10GPON接入，实现双PON保护方案，在下行接口除了提供GE光电口之外，也支持1PPS+TOD时钟接入，可接入外部时钟源，如GPS；CBU配套AN5516OLT已经在广东移动进行了实际业务验证，并进行了商用，一直运行稳定，有效解决了4G宏站覆盖不到位的信号覆盖难题。

8 总结分析

（1）方案可行：PON方案在时延、抖动、误码率/丢包率等基本传输性能，以及QoS机制等方面可以满足TD-LTE回传的业务需求。

（2）复杂度明显提升：PON方案（相比PTN方案）的可靠性、安全性较低，业务配置、运维管理等复杂度较高，时间同步功能有待进一步推动。

（3）节约设备投资：对于新站址建设，单站可节约0.2万投资（室分站PTN按0.8万计算）。

应用建议：PTN仍作为TD-LTE基站的主流承载技术，尤其是对于安全性、可靠性要求较高的宏基站；PON作为补充手段，主要接入室分站、街道站等。

具体方案如下：

●光分路器设置于主干接入路由的分纤点以下位置，每分纤点预留一对主干接入光缆纤芯，优先采用独立PON口方案，主干接入资源不足时可采用共享组网方案。

●建议对TD-LTE业务配置上联口保护；独立PON口组网时，建议配置主干光纤保护。

●对于未来可能引入的Femto和覆盖范围较小的NanoCell基站，建议主要采用PON技术承载，并且实现与普通集团客户、WLAN和家庭客户接入的统筹规划建设，不采用独立PON口方案。