EPON承载小灵通及传统铜缆业务解决方案.doc

EPON承载小灵通及传统铜缆业务解决方案随着接入网转型和“光进铜退”的深入展开，运营商EPON网络部署规模持续扩大。将光纤尽可能向用户端延伸，可以大幅提升网络对业务的支撑能力，增强运营商的核心竞争能力。但目前“光进铜退”实施过程中，一些传统的用铜缆承载的业务（PHS、ISDN、DDN、FR、HDSL、SHDSL等）无法用EPON网络直接承载，这样造成部分铜缆无法真正退掉，“光进铜退”的效果打了折扣，并且无法改造的少部分铜缆将来也面临老化等问题，为“光进铜退”的实施埋下了隐患。基于这些问题的考虑，本文探讨了用EPON网络承载小灵通及传统铜缆业务的可实施性并提出解决方案。一、EPON承载小灵通基站信号传输解决方案1. 小灵通网络现状及需求分析小灵通基站的网络主要由互联互通模块（PSTN网络侧）、接入网单元（ANU）、局端基站控制器(CSC)和远端基站(CS)组成，其具体组网结构如图一所示。ANU与本地交换机可安装在同一地点，除了接口功能，ANU还提供集中的用户数据库、移动管理功能和集线控制功能。基站CS以ISDN的2B+D方式连接在CSC上，CSC的功能是对基站（CS）进行控制，执行信令转换、分配话音和信令时隙，它提供话音路径的集线处理，实现本地各CS之间的漫游切换，同时对多个基站进行动态频率分配和信道分配。CSC将CS的Q.931信令呼叫经过ANU发送到PSTN网络，同时将PSTN的信令广播到相应基站处理。其中CSC与CS的传输距离一般控制在34公里范围内。PSTNPS1PS6PS1PS6CS1CS20CSCU ifU ifANUE1/PRAE1/V5CS20PS1PS6U ifCSC图一 PHS小灵通接入网现状如图一所示，目前的小灵通网络主要存在三种接口：1) 基站控制器CSC和CS之间采用U口连接，采用BRA信令；2) CSC和ANU之间采用E1接口连接，采用PRA信令； 3) ANU和PSTN网络之间采用V5接口连接。目前在已建好的小灵通网络上，有的基站控制器到基站之间的距离过长造成环路阻抗、线路容抗达不到先灵通系统的要求引起基站工作不稳定；同时小灵通基站数据靠双绞线传输，双绞线作为铜线的一种存在信号易受干扰，容易引入雷击和容易被盗等各种隐患，从而造成信号不好、业务不通、业务长时间中断以及设备损坏等严重后果。在当前集团“光进铜退”接入网转型战略方针指导下，为了彻底解决铜退问题，同时争取8000万小灵通用户和160万个小灵通基站的持续收益和今后发展的顺利过渡，避免每年大量的小灵通双绞线被盗、雷击造成的巨大直接和间接损失，提高小灵通业务的可靠性和可管理性，“光进铜退”实施过程中需要考虑将PHS占用的铜缆一并改造，否则原有大对数铜缆将无法撤掉，面临“光进铜不退”的被动局面。目前对小灵通网络进行光进铜退的改造需要考虑如下几点原则：1） 网络改造成本要尽量的小甚至不花成本；2） 能利用现有的光网络而不占用光纤资源；3） 为其改造提供的接口是常见且覆盖广泛的。基于这几点的考虑，现阶段可以选择使用EPON网络来承载小灵通基站信号的传输，原因如下：1）网络建设：可以利用现有的EPON网络而无须再建网络，且挖出的昂贵双绞线资源可以回收，在EPON网络安装时或安装后无须重复施工，极大地降低了建设成本，也统一了网管；2）接口类别：小灵通信号的以太网传输技术需要的网络接口是以太网接口，EPON设备可以提供该类接口且覆盖广泛，便于施工。2. 关键技术小灵通的基站控制器（CSC）与基站（CS）之间是通过ISDN的U口传送2B+D信号，小灵通采用时分双工的方式进行通信，对同步要求高。用FTTx网络承载小灵通基站，存在几个关键技术问题需要解决：1） CS和CSC之间的双绞线去掉之后，如何通过FTTx网络透传U口数据；2） CS和CSC之间如何实现时钟同步；3） FTTx改造之后，U口的运行维护管理如何实现。小灵通信号的以太网封装传输技术是一种通过二层以太网可靠传输2B+D的电路仿真技术，通过这种方式实现了从U口到FE口的转换。采用高精度的时钟同步和恢复技术，可以有效地保证系统的稳定性和可靠性，网络时钟精度正负2微秒内，满足小灵通基站对时间同步的严格要求。当前小灵通基站维护告警通过第一个U口的2B+D中的D通道进行CS同CSC的传送，EPON网络承载小灵通基站基站信号后，会将CS的2B+D信号同步封装到IP报文中，并传送到CSC上；所以对于绝大多数告警在网络切换中不会受到影响。表一为小灵通网络与其他网络的时间与频率同步要求的对比：表一 频率和时钟同步要求接入模式回程接口设备接口要求时钟频率精度要求时间同步要求PHSRCR STD-2814*2B+D0.05ppm31.2usCDMA2000A-bis34*E10.05ppm3usWCDMALubNxE1,FE/GE0.05ppm1.5us小灵通信号的以太网传输技术的关键是将最多4个U口的2B+D数据封装成标准的以太网数据，然后通过EPON光纤链路承载该以太网数据，在小灵通基站控制器端汇聚接收这些以太网数据，并解析成2B+D数据，然后发给小灵通基站控制器对应的U口，同时从对端发送来的数据中恢复出每路U口的时钟信息，完成对2B+D数据的透明承载。3. EPON承载小灵通基站方案3.1 组网方案小灵通信号的EPON承载方案，可以分以下两种情况进行考虑。1ONU能够提供U口的情况下，其组网模式如图二所示。图二 ONU能够提供U口的组网方案（方案一）在接入侧，ONU把U口数据转换成IP数据包，汇聚侧ONU再把IP数据包恢复成U口数据，完成U口的透传。汇聚侧ONU锁定交换机时钟，然后封装成IP报文透传至接入侧ONU，再由接入侧ONU恢复出时钟，从而CS和CSC保持时钟同步，且时钟满足G.823标准。时钟同步方式如图三所示。图三 ONU提供U口情况下时钟同步方案对于网络运行维护管理方面，用户侧的U口状态通过软件传递到汇聚侧对应的U口，使小灵通基站控制室CSC感知不到网络变化。2ONU不能够提供U口的情况下，其组网需采用专门的转换设备在接入侧（CS）对小灵通基站和基站控制器之间U口的2B+D数据进行标准的以太网封装，且对应地在局端汇聚侧（CSC）采用转换设备应将标准的以太网数据进行解析成 2B+D数据，然后发给小灵通基站控制器对应的U口。采用该类转换封装设备可以在以太网上透明承载U口数据，同时在解析过程中可以提取网络时钟以进行频率和相位的同步。图四是该种情况下的组网方案。图四ONU不能够提供U口的组网方案（方案二）该组网方案下，小灵通基站端采用远端设备将最多4个U口的2B+D数据按封装成标准的以太网数据，然后通过EPON网络承载传输该以太网数据，在小灵通基站控制器端通过局端设备汇聚接收这些以太网数据，并解析成2B+D数据，然后发给小灵通基站控制器对应的U口，同时从以太网数据中恢复出每路U口的时钟信息，从而完成对2B+D数据的透明承载。但需要注意的是，局端和远端的转换设备，U口信息必须一一对应。该组网方案下需要考虑U口转换设备的布放位置，原因在于当CSC与CS之间传输距离过长将导致时延增大，会增大小灵通通话产生回声的可能性，且汇聚侧局端设备和接入侧远端设备之间的路径不能接有路由设备，鉴于以上几点对小灵通基站的双绞线进行FTTx改造时应考虑如下两个原则：1）汇聚侧局端集中式设备位置应尽量靠近OLT，如果CSC与OLT距离过远时，OLT可以考虑通过交换机或者通过光电转换设备通过光纤连接到CSC，以减少传输时延。2）接入侧远端台式设备尽量布放在交接箱处，靠近基站。3.2 业务配置方案1VLAN配置用EPON网络承载小灵通基站信号，需要对U口数据转换成的IP数据包进行VLAN标记来区分该业务流，在ONU能够提供U口的情况下，则由ONU对数据报文打VLAN标签，若ONU不能提供U口，则需要接入侧远端转换设备对数据报文进行VLAN标记，VLAN值各本地网可根据实际情况进行分配。 2QoS设置由于小灵通语音信号的优先级较高，且考虑到封装后的以太网报文在PON网络上的传输时延，故需要对转换后的IP报文做QoS标记，使优先级最高，即QoS值标记为7。ONU能够提供U口的情况下，则由ONU对数据报文进行QoS标记，若ONU不能提供U口，则需要接入侧远端转换设备对数据报文进行Qos标记。3.3网管及告警功能当前小灵通基站维护告警是通过第一个U口的2B+D中的D通道进行CS与CSC之间的传送。小灵通基站信号用EPON网络承载后，则2B+D数据将封装到IP报文中，通过EPON网络传送到CSC上，所以对于绝大多数告警在网络切换中不会受到影响。但是对于小灵通基站的外线测试，则需要重新考虑，原因在于当前的外线测试由独立的线路测试网管发起线路测试，由基站控制器完成，测试范围包括从基站控制器到小灵通基站之间相连的全部铜缆；用FTTx网络承载后，由于干线铜缆已经退掉，测试范围仅为接入ONU或者转换设备到基站的配线铜缆。对于方案一，可以在小灵通网管侧增加EPON网管客户端，并对该客户端设置告警查询和线路测试的权限；增加的客户端可以进行如下的工作：1）完成U口激活、去激活等告警查询；2）进行配线段（接入侧ONU到CS）线路测试。测试由EPON的网管发起，可以由原小灵通维护人员通过EPON网管客户端发起，由接入侧的ONU完成；对于方案二，则需要接入侧远端转换设备完成外线测试。3.4 FTTx小灵通备电解决方案小灵通基站建网初期80左右的基站有UPS备电，由于UPS在户外长时间受环境影响，目前很多UPS已经故障，实际状况绝大部分基站都处于无备电的情况。通过ONU或者U口转换设备连接小灵通基站后，部分ONU或者U口转换设备无备电。所以在ONU或者U口转换设备安装时应该尽量取市政供电，减少在居民家中去电，根据ONU或者转换设备的实际位置，对部分设备进行备电。二、EPON承载ISDN业务解决方案ISDN业务包括ISDN数据业务和ISDN语音业务，ISDN有2种信道B和D：B信道用于数据和语音信息，D信道用于信号和控制。ISDN提供两种用户接口：基本速率接口(BRI)由2个B信道，每个带宽64kbps和一个带宽16kbps的D信道组成，三个信道设计成2B+D；主速率接口(PRI)由很多的B信道和一个带宽64Kbps的D信道组成，B信道的数量取决于不同的国家，我国目前采用30B+D,总位速率2.048 Mbit/s (E1)。对于基本速率接口，其网络侧接口为U口，可采用与PHS基站相同的EPON网络承载方案，不同的是此时局端的CSC设备换成ISDN交换机；对于主速率接口，可以用带E1接口的ONU设备直接承载。对于EPON网络承载的ISDN业务，OLT和ONU应对转换后的数据流标记QoS为7，使其优先级最高。并且ONU需要对转换后的数据流进行VLAN标记来区分该业务流，VLAN值各本地网可根据实际情况进行分配。三、EPON承载DDN业务解决方案PON系统一般采用CESoP（Circuit Emulation Service over Packet，分组网电路仿真业务）方式来提供TDM业务的接入，具体实现技术有两种，分别是IETF（Intemet EngineeringTaskForce）的PWE3方式和MEF的MEF8方式。GPON系统还支持一种特有的Native方式来接入TDM业务，该方式也称为 TDMoverGEM方式，是一种把TDM数据直接封装到 GEM帧净荷中进行传输的方式。DDN业务作为一种TDM业务，EPON网络承载该业务可采用该技术，其原理与EPON承载E1业务相同，目前OLT和ONU设备普遍支持CES功能，所以可以方便实现TDM业务的承载。如果ONU与DDN终端设备距离很近时，DDN终端设备可以直接通过V24或V35接口与ONU对接，这要求ONU设备开发V24/ V35接口；如果ONU设备与DDN设备距离较远时，DDN终端设备可以通过shdsl方式或者通过v24/v35 modem 与ONU设备连接。通过E1接口OLT将CESOP封装后的数据流透传给DDN局端设备，如图五所示。图五 EPON承载DDN业务组网结构对于EPON网络承载的DDN业务，OLT和ONU应对转换后的数据流标记QoS为7，使其