【无线射频通信】-无源光网络与无线回传的融合技术

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----无源光网络与无线回传的融合技术无线回传网络是连接基站(BS)和基站掌握器(BSC)的信号传输网络，主要担当基站和无线核心网设备之间的通信任务。在其次代无线通信(2G)时代，语音业务是无线回传网的主要业务，它的速率恒定，带宽需求小，动态性要求低。无线回传承载网络主要采纳同步数字体系(SDH)传输技术完成。第三代无线通信(3G)技术是2G技术的后续进展技术，目前正在被广泛使用，截止到2023年5月份，中国移动电话用户中3G用户已达到1.6亿户，3G渗透率达16%[1]。3G网络的快速进展，使得实时视频、移动互联网等3GIP业务在无线回传网络中的比重稳步增加，传统的SDH无线承载网络已无法满意3G业务对延时、服务质量等的需求。新一代无线回传承载网必定会向IP方式演进，并供应更高的传输带宽、更多的用户数量以及更好的服务质量。以以太网无源光网络/千兆比无源光网络(EPON/GPON)为代表的无源光网络具有带宽大、部署敏捷、多业务承载力量强等特点，有望在新一代无线回传承载网的建设中发挥更大的作用。

1无线回传技术进展趋势

以中国电信CDMA2000、中国联通WCDMA、中国移动TD-SCDMA为代表的第3代移动通信(3G)技术能够为用户供应实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务。详细来说，用户可以通过3G手机进行网页扫瞄、电话会议、电子商务等多种信息服务，为手机融入多媒体元素供应强大的支持。但为了供应这种服务，无线回传承载网不仅需要同时支持不同的数据接入传输速度，也需要在传输带宽、业务承载力量准时钟同步等方面供应更好的性能：

(1)更高的数据传输带宽3G网络的空中接口技术，如高速下行数据分组接入(HSDPA)等，会大幅度提高每用户数据速率，相应地无线回传承载网的带宽需求也就大大增加。

(2)更多的用户数目支持3G基站的用户传输速率增加导致掩盖范围减小，同样的区域需要更多的基站才能掩盖，使得无线回传网络需要支持更多的用户数目。

(3)多业务承载与多颗粒调度力量3G本地接入网应供应多种易用的标准接口来承载不同的业务，如时分复用(TDM)、以太网和异步传输模式(ATM)等。此外，需要具有IP数据包层面和TDMVC12/VC3/VC4等不同层面、不同颗粒的业务调度、交换/交叉连接力量。

(4)时钟与时间同步要求3G技术中对时钟频率以及相位同步的要求特别很高，详细指标如表1所示[2-4]。新一代无线回传网络需要满意多种3G制式在同步方面的要求，如时分同步码分多址(TD-SCDMA)基站的时间同步要求，宽带码分多址(WCDMA)和CDMA1X建设初期和成熟阶段的频率同步要求以及将来在LTE阶段可能需要满意业务的时间同步要求等。

表1不同无线技术下的时钟同步要求

在数据业务的运维方面，无线回传网络要能够达到与SDH网络类似的业务运维力量，能够供应图形化网管、端到端的业务配置、快速故障定位、自动爱护倒换以及告警和性能的实时精确     监控。满意端到网管需求。

3G回传网络应当能够识别分组域数据业务的不同等级和分类，当网络拥塞时依据业务优先级和服务质量性能要求供应差异化服务，从而实现基于优先级的网络流差异化服务。

2无源光网络和无线回传的技术融合

目前无线回传网络采纳的通信方式有3种：一是传统的电缆传输方式，即租用E1线路或者自行铺设；二是光缆传输，需铺设特地的光缆传输从BTS到BSC的数据，且需配置光端机；三是无线传输，通常采纳微波技术来实现。近年来，随着中国"三网融合'政策的确立，光纤宽带(FTTX)网络开头大规模建设，以EPON/GPON为代表的无源光纤网在中国进行了大量的部署，掩盖范围日益广泛。无源光网络具有带宽大、部署敏捷、多业务承载力量强等特点，可以有效地降低运营商的建网成本，完成可以作为无线回传的承载网。

图1所示为基于无源光网络(PON)的无线回传网络结构示意图。在该网络中，光线路终端(OLT)放置在中心局，与无线核心网络连接；光网络单元(ONU)放置在移动基站处。无源光分路器和光缆构成光线路终端和光网络单元之间的无源光纤传输网络。通常PON网络的光纤传输距离可以达到20km，以PON为基础的无线回传网可以掩盖直径40km的范围。

图1PON无线回传网结构

利用PON网络承载无线回传网络的关键技术主要包括：

(1)高速数据传输和超多用户支持力量3G网络在大幅度提高了单用户的数据接入速率，也使得3G基站的掩盖范围减小，无线回传承载网单网用户支持数目急剧增加，远远超过目前PON网络规定的32个用户数量，对PON网络的功率预算是一个巨大的挑战。NedaCvijetic[5]提出了一种软件定制的无线回传网络异质结构。该结构可以通过软件动态配置，适用于不同的无线回传网络场景，最多可以支持1000个以上的用户，为下一代无线回传网络的进展供应了一种全新的思路。

(2)高精度时钟频率和时间同步技术如表1所示，3G网络对时钟频率和相位同步的要求很高。3G毫微微(Femto)基站掩盖范围小，成本压力大，无法配备全球定位系统(GPS)作为频率和时钟同步装置。使用PON作为3GFemto基站回传承载网时，必需支持频率和时钟同步功能。业界针对这一问题提出了许多解决方案，隋猛等[6]针对PON网络中串并转换模块(SerDes)、ONU响应时间带来的误差提出基于10GGPON和10GEPON的时间同步标准技术方案，同步精度分别可以达到25ns和130ns，现已被国际标准组织认可并作为正式标准。

(3)支持QoS的差异化服务QoS是指数据流通过网络时获得的端到端的服务质量保证。完善的QoS机制能够合理地安排与监控有限的网络资源。不同的QoS等级对延迟、抖动、带宽的需求各不相同，全球许多讨论机构在这方面绽开了深化的讨论。NEC公司的NedaCvijetic[7]利用新型的OFDMA/TDMA-PON的网络结构实现了200个单元的100Mb/s传输，传输距离超过1.6km，传输延迟小于1ms。KunYang等人[8]则讨论了无源光网络和无线网络融合下具有QoS等级的动态带宽安排方法(WE-DBA)。文献[8]仿真结果表明该算法能够有效地提高网络吞吐率、平均/最大时延、资源利用和差异化服务等指标。

3结束语

无线网络从2G向3G/LTE的进展和演进是一个长期过程，大部分运营商会同时面临多种制式网络长期共存的问题。无线回传网采纳何种技术，如何建网将会成为业界的争论热点。可以确定的是，无源光网络作