GPON承载LTE室分系统可行性研究与实践

周楠　梁军君　董健　王玮

摘要：为了探索LTE室内分布系统使用GPON承载的可行性，从GPON着手，首先简单介绍了其主要特点，在强调了GPON自身多种优势及方便特点后，与使用PTN承载方式情况进行对比，得出使用GPON承载LTE室分系统是可行的结论。

关键词：PON GPON LTE 室内分布系统

1 引言

4G时代是数据的时代，而数据业务更多地发生在室内。研究表明，80%～90%的移动数据业务是在室内发生的。在2G和3G领域，传统的室内覆盖解决方案包括室外基站穿透覆盖、信号源加分布式天线系统等。室外基站穿透对于低频段和低速率的室内覆盖系统是一个很好的选择，但是当频率升高时，利用室外基站进行室内穿透覆盖的范围将大大降低，室内覆盖的效果将变得很差。分布式天线系统是业界常规用法，但随着人们对生活环境质量的关注度越来越高，运营商与小区物业谈判进楼线路改造等非技术层面的问题变得愈发棘手。基于此，LTE时代需要创新的室内覆盖解决方案，因此本文接下来将主要介绍使用GPON（Gigabit-Capable PON，吉比特无源光网络）方式来承载LTE室分系统的可能性。

2 GPON与室内分布系统特点分析

2.1 室内分布系统简介

室内分布系统是针对室内用户群、用于改善建筑物内移动通信环境的一种成功的方案，是利用室内天线分布系统将移动基站的信号均匀分布在室内每个角落，从而保证室内区域拥有理想的信号覆盖，相当于室外宏站的延伸。它的作用有消除信号盲区、解决建筑物内信号弱、解决建筑物内信号分布不均、解决室内小区切换问题、分担室外宏蜂窝话务、扩大网络容量等。室内覆盖的场景选择应优先考虑用户密度大、高端用户多、通信质量要求高、场所较封闭或室外宏站难覆盖到的场所，如星级酒店、办公写字楼、大型展馆、娱乐餐饮场所、机场车站、商场、超市等。

2.2 GPON技术简介

GPON是一种点到多点（P2MP）结构的无源光网络。由OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）、POS（Passive Optical Splitter，无源分光器）和ONU（Optical Network Unit，光网络单元）三部分组成。OLT为接入网提供网络侧与核心网之间的接口，通过ODN与各ONU连接。作为PON系统的核心功能设备，OLT具有集中带宽分配、控制各ONU、实时监控、运行维护管理GPON系统的功能。ONU为接入网提供用户侧的接口，提供话音、数据、视频等多业务流与ODN（Optical Distribution Network，光配线网络）的接入，受OLT集中控制[1]。

GPON系统支持的分支比为1：16/32/64/128，保护方式有4种：1）Type A光纤备份方式；2）Type B采用OLT端口备份方式；3）Type C全备份方式；4）Type D混合备份方式。前两种保护方式相对简单，并且造价较低，更能体现PON组网的成本优势，所以在中国移动现网中应用较多。

GPON下行数据流采用广播技术，下行速率2.5 Gbps；上行数据流采用TDMA技术，上行速率1.25 Gbps，最大逻辑距离60 km、最大物理距离20 km、最大距离差20 km、最大分光比1：128。GPON的应用场景主要定位于QoS、可靠性需求相对不高的普通集团客户和家庭客户。

2.3 GPON与PTN承载方式比较

GPON接入方式相对于传统PTN在组网、维护、扩容、成本等方面有很多优势：1）采用点对多点技术的星型网络，集中分光，网络结构比较简单，便于安装；2）仅在局端和用户侧设置有源设备，中间均为无源器件，节省机房资源、降低维护成本；3）一个PON口可以带多个用户，从无源分光器的预留接口引出一路光纤给新的ONU即可；4）具备网管灵活配置带宽能力，可根据市场策略或用户需求，灵活配置每个用户带宽，不需更换设备，可扩展性好；5）用户密度越高，总的建设费用越低。GPON与PTN承载室分情况对比如表1所示：

通多对比可以看出，GPON承载室分系统具备基础条件，尤其是在商场、高校、体育馆、宾馆酒店、火车站等人口密度高并且对实时数据要求较低的场所使用GPON承载室分时，组网方便、扩展高效、成本低廉的优势很明显。

3 武汉移动公司GPON承载LTE室分试点

情况

根据集团公司及湖北移动公司要求，武汉分公司配合完成了GPON承载LTE测试，以利于后期使用GPON来发展LTE室分、WLAN、楼宇宽带等综合业务。试点分别使用两种方案对PON承载LTE的业务进行测试，测试结果对比原有通过PTN接入LTE室分站点，从而得出较为准确的结论。图1为使用PTN承载LTE室分组网结构，图2为使用GPON承载LTE室分组网结构。

3.1 方案一测试站点蔡甸移动分公司

室分系统

该室内分布系统方案为双流室分。使用PTN传输时，在营业厅1F找极好点进行CQT（Call Quality Test，呼叫质量拨打测试），测试结果如图3所示，室分均值速率为93.6 Mbps（SINR=28 dB，RSRP=-79 dBm）。

传输为华为GPON时，测试过程中使用ETH仪表模拟两条业务，一条高优先级业务，另外一条低优先级业务有突发，仪表发送業务总速率小于320 Mbps，不拥塞情况下模拟现网业务有突发。在营业厅1F找极好点进行CQT测试，测试结果如图4所示，单路室分下行峰值速率为61.1 Mbps（SINR=32 dB，RSRP= -70.38 dBm）。测试业务正常，丢包率为0。低优先级业务报文长度为64字节时，平均时延0.57 ms；报文长度为128字节时，平均时延0.94 ms；报文长度为256字节时，平均时延1.55 ms；报文长度为512字节时，平均时延2.56 ms；报文长度为1024字节时，平均时延4.46 ms。高优先级业务在不同报文长度时平均延时不超过0.05 ms。

3.2 方案二测试站点二七路移动营业厅室分系统

该室内分布系统为双流室分。使用PTN传输时，在营业厅1F找极好点进行CQT测试，测试结果如图5所示，双路室分均值速率为91.1 Mbps（SINR=29 dB，RSRP=-53 dBm）。

传输为烽火GPON时，测试过程中使用ETH仪表模拟单条业务，不拥塞且无突发。在营业厅1F找极好点进行CQT测试，测试结果如图6所示，单路室分下行均值速率为55.8 Mbps（SINR=32 dB，RSRP= -53.75 dBm）。测试业务正常，丢包率为0。报文长度为64字节时，平均时延0.85 ms；报文长度为128字节时，平均时延0.84 ms；报文长度为256字节时，平均时延0.85 ms；报文长度为512字节时，平均时延0.86 ms；报文长度为1024字节时，平均时延0.89 ms。

4 结束语

经过对两个室分系统的两种不同接入技术的测试，PON已具备承载LTE室分业务的技术条件，但LTE室分使用GPON承载方式时无线侧的下载速率大幅低于PTN承载方式，初步分析了导致下载速率下降的原因：1）两种方案测试时ONU与LTE室分系统对接时均采用5类双绞线连接，而PTN与LTE室分系统对接为光纤；2）测试时华为ONU为100M的ONU，烽火为1000M的ONU；3）GPON方式测试时，传输通道采用了PON+CMNET，导致时延较高，因为CMNET为尽力传输。

并且值得关注的是，后期能否较好满足VoIP传输性能要求还有待进一步验证。采用PON承载LTE室分系统无疑是一次有益的尝试，相信随着PON技术的成熟，LTE室分通过PON来承载的场景会越来越多。

參考文献：

[1] 张鹏，阎阔. FTTx PON技术与应用[M]. 北京： 人民邮电出版社， 2010.

[2] 吴金涛. GPON技术及其在宽带接入网中的应用研究[D]. 济南： 山东大学， 2015.

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2015.

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[10] 王玉峰. 探索GPON技术在接入网中的应用[J]. 数码世界， 2016（2）： 54-55. ★