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摘要：
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)(3G)浮出水面。本文根據(jù)3G系統(tǒng)對傳輸?shù)囊�，對于幾種技術(shù)進行了分析和比較，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。
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。
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)準定義了五種技術(shù)，包括WCDMA，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。
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BTS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，需要全部要進行升級和改造，不利于對原有投資的保護。
(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。
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)用等幾個方面進行比較。
3.1 傳輸帶寬及業(yè)務(wù)接口
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�，更大的帶寬是�?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
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)拓撲形式
幾種技術(shù)而言都能組成接入網(wǎng)最常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲形式。
作為基站傳輸來說，有保護的結(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)該會首先進入MSTP匯聚節(jié)點，由MSTP平臺進行分配調(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�，但可能存在極少量的應(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：
Ø 目前，運營商絕大多數(shù)采用的是SDH進行基站到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;
Ø SDH產(chǎn)品本身技術(shù)的特點，適合E1傳輸，而且安全性保護好，容量一般也足夠;
Ø 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;
Ø 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。
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
(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OLT設(shè)備。但從長遠角度考慮，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FPGA，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。
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) 在傳輸保護方面，GPON的保護機制比MSTP要簡單得多，保護效果也不如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MSTP接入環(huán)節(jié)點與節(jié)點的距離可以達到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MSTP技術(shù)，在集中網(wǎng)管、方便運維調(diào)度、降低維護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3G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)，MSTP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)進行傳輸，而無需重復(fù)建設(shè)MSTP接入網(wǎng)�；蛘哒f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行網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，現(xiàn)在也增加投資進行基礎(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GPON，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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