PON——无源光网络接入技术及运维

柯春林

摘 要：接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”，特别是无源光网络PON是有线接入领域的杰出代表。本文介绍了基站PON的几种接入方法、时钟同步和保护、QOS及运维解决方法。最后展望了PON发展趋势。

关键词：无源光网络；接入网；同步；QOS

移动通信业务迅速发展要求移动基站向小型化、高密度覆盖的方向发展，为了减少基站回传投资，光接入是基站接入的最佳方式。PON提供的基站专线接入能很好地解决2G/3G/Feamtocell等基站的业务回传，并提供高精度时钟、时间和高可靠性的网络保护。

1 基站PON接入介绍

综合的全业务运营商希望通过统一的ME网络承载2G和3G的语音和数据移动业务，运营商希望利用丰富的PON资源实现移动业务的统一承载。针对该类需求，目前多采用MA5680T+MA5612的组合方案和MA5680T+MA5628的组合方案，基站控制器RNC/BSC侧根据采用CX600作为移动接入网关连接RNC；基站NodeB/BTS侧采用盒式MA5612或MA5628实现基站接入，通过光纤接入到的MA5680T设备。

2 基站PON接入的几种方式

2.1 基于TDM业务的基站专线接入SDH网络

第一种方式是通过GPON线路专线接入到SDH网络，即采用CBU Native TDM+OLT E1/STM-1。MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据，并通过Native TDM方式上行至OLT的GPON业务板；OLT还原出TDM信号，并通过TOPA单板上的提供的E1端口（通过NH1A扣板提供）/STM-1端口（通过O2CE扣板提供）将信号送到SDH网络。

第二种方式是通过EPON线路专线接入到SDH网络，即采用CBUTDMoPSN（SAToP-Connect）+OLT E1/STM-1方案。MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据，并将TDM数据封装成IP包（即TDMoPSN包）通过EPON上行至OLT的EPON业务板。OLT解封装TDMoPSN包，并通过TOPA单板上的E1端口（通过EH1A扣板提供）/STM-1端口（通过CSSA扣板提供）将TDM信号送到SDH网络，ONU和OLT之间通过TDMoPSN方式实现了2G/3G的基站接入业务。

2.2 基于TDM业务的基站专线接入PSN网络

针对基于TDM业务的2G/3G基站，通过GPON线路专线接入到PSN网络即采用CBU Native TDM+OLT PWE3。CBU MA5612/MA5628通过E1接口接入2G/3G基站的TDM业务数据，并通过NativeTDM方式将TDM业务报文封装到GEM帧中发送至OLT，OLT通过CSPA单板终结NativeTDM，然后通过SPUB单板启动TDM PWE3，并通过GE端口将信号送到IP网络或MPLS网络及对端的CX设备，由CX设备终结仿真数据并还原成TDM信号。

2.3 基于ETH业务的基站专线接入

针对基于ETH业务的3G基站，采用GPON或EPON线路接入，可能过两种方法接入PSN网络。第一种方法是通过ETH PWE3专线接入到PSN网络，即采用CBU PON+OLT PWE3。CBU MA5612/MA5628通过FE/GE接口接入3G基站的ETH业务数据，并通过GPON或EPON上行口将ETH业务报文封装到GEM帧中发送至OLT，OLT通过SPUB单板启动ETH PWE3承载业务穿越城域网，由对端的CX设备终结EHT PWE3还原成ETH信号。第二种方法是通过QinQ专线接入到PSN网络即采用CBU PON+OLT QinQ方案。CBU MA5612/MA5628通过FE/GE接口接入3G基站的ETH业务数据，并通过GPON或EPON上行口将ETH业务报文封装到GEM帧中发送至OLT，OLT还原出ETH信号并通过QinQ VLAN专线承载业务穿越城域网，由对端的CX设备终结EHT PWE3还原成ETH信号。

3 时钟同步和保护

3.1 时钟同步

基站接入支持多种时钟同步方案，时钟输入方式包括GE接口通过1588v2从城域网获取时钟、GE接口通过同步以太从城域网获取时钟、提取E1线路时钟、外接BITS时钟等四种方式。

基站时钟输出也可通过多种方式实现，SBU通过GPON线路或1588V2方式恢复出时钟信息，然后通过E1线路、时间/时钟接口或FE线路（同步以太或1588V2）等方式传递给基站。时钟精度要达到基站要求的50ppb级别的时钟频率要求。

3.2 时间同步

基站接入支持多种时间同步方式，输入时间时，OLT通过1588V2从城域网提取时间信息；或者外接BITS从GPS提取时间信息。输出时间时，SBU通过1588V2恢复出时间信息，然后通过FE线路将1588V2。报文传递给基站；或通过时间/时钟接口传递给基站。在时间精度上基站要求微妙甚至纳秒级相位要求。1588V2时间同步机制的选择应遵循GPON网络采用ITU-T G.984定义的机制，而EPON网络采用IEEE 802.1AS定义的机制。

4 QOS

基站利用PON接入时，MA5612作为网关，主要完成业务识别和Diffserv优先级映射和优先级调度功能。网络的QoS主要由第三方网络保证。CSG和ASG之间的MPLS主要用于PW仿真承载和通道的自动配置，在QoS方面采用MPLS TE的作用不大。HQoS则能够采用多级调度的方式，实现对多个基站的多个业务的有区分的调度和服务，并且保证基站间的公平性。在流量下行方向上，CX600支持HQOS特性，对基站承载的下行流量进行调度。在流量上行方向上，由于流量较小，进行HQoS的实际意义并不大。

5 运维解决方案

5.1 光线路测试

根据PON线路拓扑建立故障推理模型，通过收集到的线路实时数据和告警，综合判断PON线路上存在的故障。专家系统在推理故障模型时候，首先推理主干侧问题（如主干光纤断），若主干侧没有问题，再推理分支侧问题（如分支光纤断）。专家系统诊断可区分主干和分支的故障。N2510通过采集数据，由专家系统进行诊断，给出专家分析的结论。

OTDR设备与N2510系统配合可对线路的故障进行准确的定位，提供线路故障识别和指示，可区分光纤故障。OTDR测试结合专家系统可定位分支光纤故障的位置，结逻辑拓扑视图可在视图上显示故障点的位置。当用户报障时，运维人员使用其它手段定位出是光纤故障，然后使用OTDR测试，查看OTDR测试结果，与基准曲线比较，查看测试结论，定位到逻辑拓扑视图上，现场人员按视图信息指出的地理位置排障。

5.2 ETH OAM

OAM是操作管理维护的简写，各个领域均有涉及。以太网上的操作管理维护称为Ethernet OAM。以太OAM完成的主要功能包括故障检测、故障定位、故障隔离等功能，通过性能管理，可对网络传输中的丢包、延时、抖动等参数进行统计。

5.3 长发光ONT检测

由于GPON属于时分复用PON，在上行方向，ONU根据OLT分配的时间戳向上行方向发送数据报。当某个ONU在没有分配时间戳的时候发光的话，就会与其它ONU的发光信号发生冲突，这样会影响到其它某个ONU或者所有ONU的正常通讯。对于不按照分配的时间戳向上发送光信号的ONU叫Rogue ONU。Rogue-ONU分为两种，一种是随机发光，另外一种是长发光，对于随机发光ONU，目前一般采用ONU自检的方法进行检测，长发光终端检测特性主要针对的是长发光Rogue-ONU，目前可以采用ONU自检或者OLT检测两种方法实现。

5.4 MDU能耗管理

MDU通过节省电源消耗、减少整机系统功耗和风扇控制，实现节能降噪。停电时关断宽带用户，只保证窄带用户的通话需求，节省后备电源的消耗。POTS支持短环路（自适应），在环路长度低于1km时采用低压馈电（-24V），降低系统功耗（整机功耗：POTS每线0.6W）。MDU能进行风扇控制。风扇可以智能调速，能够根据设备工作温度，自动调整风扇转速，对可靠性节能降噪起到积极作用。

5.5 电池管理

系统正常情况下，整流模块、配电单元的各种参数均由监控模块进行控制，按其预定的参数或用户命令进行工作。如果出现市电故障，此时系统将改由电池供电，随着电池的放电，电池端电压开始下降，当电池电压降到45V（比默认负载下电电压值高1V）时，监控模块上报直流欠压告警信号；当电池电压降到电池保护电压点（43V）时，监控模块控制接触器动作，切断电源系统与电池的连接，保护电池不被过放电，此时电源系统将停止工作。当外部市电恢复，系统将同时恢复正常工作状态。