Union-PON，全业务光纤接入解决方案

        应用背景

         随着近几年来无源光网络技术（PON ：Passive Optical Network）的发展和成熟，FTTx技术开始在全球领域得到大规模应用。目前较为成熟的EPON是一种基于时分复用的无源光网络。近年来，随着人们对带宽资源需求的不断提高，一种新型的波分复用无源光网络（WDM-PON）被提出。WDM-PON充分利用了光纤的波长带宽资源，极大地拓展了无源光网络的总带宽，成为未来无源光网络系统构架的一个优选方案。

         虽然WDM-PON系统较TDM-PON系统有较多优势，但由于传统的TDM-PON网络已经形成规模部署，因此，在未来相当一段时期内，WDM-PON不可能完全取代TDM-PON。那么，如何利用现有的TDM-PON光线路资源，使WDM-PON与TDM-PON在同一个光分配网络（ODN）上实现共存，就成为电信运营商目前迫切需要解决的问题。另一方面，各大运营商都朝着全业务运营商方向发展，同时掌握着大量有线和无线网络资源，如何将这两者进行有效整合，以产生最高的利用效益，也成为各大运营商关注的焦点。

如果能利用已大规模部署的基于TDM-PON技术的EPON/10G EPON网络，来实现有线和无线相互融合的全业务光纤接入网络，那么运营商就无需另外铺设光纤光缆，就能使移动业务直接延伸至所有原先有线业务覆盖的区域。基于此中兴通讯推出EPON/10G EPON和WDM-PON共存的全业务光纤接入（Union-PON）解决方案，Union-PON。

          Union-PON的关键技术

           Union-PON的网络结构

          Union-PON组网图如图1所示，其中，TDM-PON部分用于承载有线宽带信号，WDM-PON部分用于承载移动基站信号，两者通过共存波分复用器共用一个ODN网络。该系统包括：WDM-PON中心局（BBU所在处）、WDM-PON用户终端（RRU所在处）、EPON/10G EPON中心局、EPON/10G EPON用户终端、共存波分复用器、主干光纤和光分配网络。在WDM-PON中心局，不同的BBU所发送的移动基站信号被波长转换器件W240转换成不同波长的WDM信号，再通过共存波分复用器和来自EPON/10G EPON中心局的TDM信号进行波长复用，后共同输入主干光纤进行复合传输；光分配网络将主干光纤中的WDM信号和TDM信号分别输出至WDM-PON用户终端和EPON/10G EPON用户终端，WDM-PON用户终端的WDM信号再通过波长转换器（W240或W220）被转换回移动基站信号，并通过RRU发送至用户。反之亦然。所述WDM信号的工作波长与EPON/10G EPON信号的工作波长相区分，都包含在单模光纤允许的波长范围内。 

Union-PON波长划分方案如图2所示：

● EPON/10GEPON上行波长范围，1260nm～1360nm；

● EPON/10GEPON下行波长范围，1480～1500nm、1574～1580nm；

● WDM-PON 的波长范围，在光纤能够传输的1260～1600nm波段除去上述3个波段的剩余波段进行分配。 

         共存波分复用器

        在Union-PON解决方案中，EPON/10GEPON和WDM-PON所使用的不同波段间的波长路由是由一个无源器件——共存波分复用器WDM来完成的。为了保证这两种网络的通信业务互不干扰，需要保证EPON/10GEPON波段和WDM-PON波段之间的串扰尽可能小，要求WDM器件具有较高的通道隔离度，同时为了减少对原有EPON/10GEPON网络的跨段损耗影响，需要保证WDM1器件的插损也尽可能小。

          承载无线BBU-RRU间业务的WDM-PON模块

         Union-PON解决方案中承载无线业务的WDM-PON模块，可以是密集波分复用模块（DWDM模块），也可以是稀疏波分复用模块（CWDM模块）。考虑到目前业界CWDM模块技术成熟，成本低廉，中兴通讯推出的Union-PON解决方案采用CWDM技术来承载无线基站信号（简称为CWDM-PON）。ITU-标准规定的CWDM的波长分配图见图3。 

        除EPON/10G EPON已经占用的波段以外，还可以选用多达5对BBU-RRU工作波长，充分利用了光纤线路的波长带宽资源，以最低廉的成本，实现最大的移动基站信号覆盖范围。具体选用波长如下：

        ● 基于G.652A&B光纤

         BBU发射波长：1511nm，1531nm，1591nm，1611nm；

       RRU发射波长：1411nm,1431nm，1451nm，1471nm。

       ● 基于G.652C&D光纤

      BBU发射波长：1511nm，1531nm， 1551nm，1591nm，1611nm；

      RRU发射波长：1391nm，1411nm，1431nm，1451nm，1471nm。

      实测结果

        我们进行了CWDM-PON 承载BBU和RRU业务和EPON/10GEPON，在同一个ODN网络共存的验证实验。

        （1）EPON和BBU-RRU共存系统误码和丢包测试

        BBU和RRU的承载系统5对波长满配置，业务接入类型分别为2.488Gbps速率的SDH业务和1.25Gbps速率的GE业务。共存系统传输光纤分别为20km和30km，两种情况下测试结果均为 BBU和RRU的承载系统24h测试无误码和丢包； EPON系统24h测试无丢包。

        （2）BBU-RRU承载系统光传输抖动性能测试

      测试了BBU和RRU的承载系统在ODN网络中的传输抖动情况，传输光纤分别为20km和30km，测试结果如下：

       ● 在STM-16，5 kHz to ~20 MHz条件下，所有通道输出抖动均小于0.15 UI； 1～20MHz条件下，所有通道输出抖动均小于0.09UI。

      ● 输入抖动容限所有通道均满足ITU-T G.825要求。

       ● 测试结果说明，Union-PON系统中的TDM-PON和WDM-PON两部分在共存情况下互无干扰，显示出良好的兼容性。而且系统增加的光器件对跨段损耗的影响也非常小。

          小结

        Union-PON解决方案具有以下特点：

         利用现有EPON系统的ODN网络，有效节省管线、光缆线路设施的建设和维护等综合投资；

        BBU-RRU与EPON/10G EPON 共存组网兼容性好，工程实施方便灵活；没有增加额外的设备成本；共存波分复用器对EPON/10G EPON的插损小于1.5dB，对原有的EPON/10 GEPON网络功率预算影响很小；

        采用CWDM-PON，利用廉价的波长转换模块，以较低的成本实现了多对BBU-RRU的部署，极大地降低了移动网络的建设成本。

         综上所述，Union-PON可以继承EPON/10G EPON大规模部署的成熟经验，可以在不改变现有ODN网络的情况下同时承载宽带业务和移动业务，以最低廉的成本，实现有线网络和无线网络的融合。