無線回傳網絡是連接基站(BS) 和基站控制器(BSC)的信號傳輸網絡，主要承擔基站和無線核心網設備之間的通信任務。在第二代無線通信(2G) 時代，語音業務是無線回傳網的主要業務，它的速率恒定，帶寬需求小，動態性要求低。無線回傳承載網絡主要采用同步數字體系(SDH)傳輸技術完成。第三代無線通信(3G)技術是2G 技術的后續發展技術，目前正在被廣泛使用，截止到2012 年5 月份，中國移動電話用戶中3G 用戶已達到1.6 億戶，3G 滲透率達16% [1]。3G 網絡的迅速發展，使得實時視頻、移動互聯網等3G IP 業務在無線回傳網絡中的比重穩步增加，傳統的SDH無線承載網絡已無法滿足3G 業務對延時、服務質量等的需求。新一代無線回傳承載網必然會向IP 方式演進，并提供更高的傳輸帶寬、更多的用戶數量以及更好的服務質量。以以太網無源光網絡/千兆比無源光網絡(EPON/GPON)為代表的無源光網絡具有帶寬大、部署靈活、多業務承載能力強等特點，有望在新一代無線回傳承載網的建設中發揮更大的作用。

1 無線回傳技術發展趨勢

以中國電信CDMA2000、中國聯通WCDMA、中國移動TD-SCDMA 為代表的第3 代移動通信(3G)技術能夠為用戶提供實時視頻、高速多媒體和移動Internet 訪問業務。具體來說，用戶可以通過3G 手機進行網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種信息服務，為手機融入多媒體元素提供強大的支持。但為了提供這種服務，無線回傳承載網不僅需要同時支持不同的數據接入傳輸速度，也需要在傳輸帶寬、業務承載能力及時鐘同步等方面提供更好的性能：

(1)更高的數據傳輸帶寬3G 網絡的空中接口技術，如高速下行數據分組接入(HSDPA) 等，會大幅度提高每用戶數據速率，相應地無線回傳承載網的帶寬需求也就大大增加。
(2)更多的用戶數目支持3G 基站的用戶傳輸速率增加導致覆蓋范圍減小，同樣的區域需要更多的基站才能覆蓋，使得無線回傳網絡需要支持更多的用戶數目。
(3)多業務承載與多顆粒調度能力3G 本地接入網應提供多種易用的標準接口來承載不同的業務，如時分復用(TDM)、以太網和異步傳輸模式(ATM) 等。此外，需要具有IP 數據包層面和TDM VC12/VC3/VC4 等不同層面、不同顆粒的業務調度、交換/交叉連接能力。
(4)時鐘與時間同步要求3G 技術中對時鐘頻率以及相位同步的要求非常很高，具體指標如表1 所示[2-4]。新一代無線回傳網絡需要滿足多種3G 制式在同步方面的要求，如時分同步碼分多址(TD-SCDMA) 基站的時間同步要求，寬帶碼分多址(WCDMA) 和CDMA 1X建設初期和成熟階段的頻率同步要求以及未來在LTE 階段可能需要滿足業務的時間同步要求等。

表1 不同無線技術下的時鐘同步要求

在數據業務的運維方面，無線回傳網絡要能夠達到與SDH 網絡類似的業務運維能力，能夠提供圖形化網管、端到端的業務配置、快速故障定位、自動保護倒換以及告警和性能的實時準確監控。滿足端到網管需求。
3G 回傳網絡應當能夠識別分組域數據業務的不同等級和分類，當網絡擁塞時根據業務優先級和服務質量性能要求提供差異化服務，從而實現基于優先級的網絡流差異化服務。

2 無源光網絡和無線回傳的技術融合

目前無線回傳網絡采用的通信方式有3 種：一是傳統的電纜傳輸方式，即租用E1 線路或者自行鋪設；二是光纜傳輸，需鋪設專門的光纜傳輸從BTS 到BSC 的數據，且需配置光端機；三是無線傳輸，通常采用微波技術來實現。近年來，隨著中國“三網融合”政策的確立，光纖寬帶(FTTX)網絡開始大規模建設，以EPON/GPON為代表的無源光纖網在中國進行了大量的部署，覆蓋范圍日益廣泛。無源光網絡具有帶寬大、部署靈活、多業務承載能力強等特點，可以有效地降低運營商的建網成本，完成可以作為無線回傳的承載網。

圖1 所示為基于無源光網絡(PON) 的無線回傳網絡結構示意圖。在該網絡中，光線路終端(OLT) 放置在中心局，與無線核心網絡連接；光網絡單元(ONU) 放置在移動基站處。無源光分路器和光纜構成光線路終端和光網絡單元之間的無源光纖傳輸網絡。通常PON 網絡的光纖傳輸距離可以達到20 km，以PON 為基礎的無線回傳網可以覆蓋直徑40 km 的范圍。

圖1 PON 無線回傳網結構

利用PON 網絡承載無線回傳網絡的關鍵技術主要包括：
(1) 高速數據傳輸和超多用戶支持能力3G 網絡在大幅度提高了單用戶的數據接入速率，也使得3G 基站的覆蓋范圍減小，無線回傳承載網單網用戶支持數目急劇增加，遠遠超過目前PON 網絡規定的32 個用戶數量，對PON 網絡的功率預算是一個巨大的挑戰。Neda Cvijetic[5]提出了一種軟件定制的無線回傳網絡異質結構。該結構可以通過軟件動態配置，適用于不同的無線回傳網絡場景，最多可以支持1 000 個以上的用戶，為下一代無線回傳網絡的發展提供了一種全新的思路。

(2) 高精度時鐘頻率和時間同步技術如表1 所示，3G 網絡對時鐘頻率和相位同步的要求很高。3G 毫微微(Femto) 基站覆蓋范圍小，成本壓力大，無法配備全球定位系統(GPS) 作為頻率和時鐘同步裝置。使用PON作為3G Femto 基站回傳承載網時，必須支持頻率和時鐘同步功能。業界針對這一問題提出了很多解決方案，隋猛等[6]針對PON 網絡中串并轉換模塊(SerDes)、ONU 響應時間帶來的誤差提出基于10G GPON 和10G EPON的時間同步標準技術方案，同步精度分別可以達到±25 ns 和±130 ns，現已被國際標準組織認可并作為正式標準。

(3)支持QoS 的差異化服務QoS 是指數據流通過網絡時獲得的端到端的服務質量保證。完善的QoS 機制能夠合理地分配與監控有限的網絡資源。不同的QoS 等級對延遲、抖動、帶寬的需求各不相同，全球很多研究機構在這方面展開了深入的研究。NEC 公司的Neda Cvijetic[7]利用新型的OFDMA/TDMA-PON 的網絡結構實現了200 個單元的100 Mb/s 傳輸，傳輸距離超過1.6 km，傳輸延遲小于1 ms。Kun Yang 等人[8]則研究了無源光網絡和無線網絡融合下具有QoS 等級的動態帶寬分配方法(WE-DBA)。文獻[8] 仿真結果表明該算法能夠有效地提高網絡吞吐率、平均/最大時延、資源利用和差異化服務等指標。
 
3 結束語

無線網絡從2G 向3G/LTE 的發展和演進是一個長期過程，大部分運營商會同時面臨多種制式網絡長期共存的問題。無線回傳網采用何種技術，如何建網將會成為業界的討論熱點。可以肯定的是，無源光網絡作為一種接入匯聚技術，具有高帶寬、低成本、多種業務支持等特點，適用作為無線回傳的承載網。無源光網絡通過在大用戶數目支持、時鐘同步、QoS 保障等方面進行優化設計，從而為無線回傳網提供分組化業務質量保證( 如端到端時延，抖動，運行、管理和維護)，是一種非常具有應用前景的無線回傳網絡承載方案。

4 參考文獻

[1] 工信部. 2012 年5 月通信業主要指標完成情況[EB/OL]. [2012-06-12]. http://www.miit.gov.cn/n11293472/n11293832/n11294132/n12858447/14680057.html.
[2] 3GPP2 C. S0010-B Version 2.0.Recommended minimum performancestandards for CDMA2000 spread spectrumbase stations [S]. 2004.
[3] ETSI-TS 125 104. Universal mobiletelecommunications system (UMTS); basestation (BS) radio transmission and reception(FDD) (3GPP TS 25.104 version 8.6.0 Release
8) [S]. 2009.[4] ETSI-TS 125 402. Universal mobile telecommunications system (UMTS);synchronization in UTRAN stage 2 (3GPP TS25.402 version 8.0.0 Release 8) [S]. 2009.
[5] CVIJETIC N, TANAKA A, KANONAKIS K, et al.Software-defined heterogeneous 100 Gb/smobile backhaul with 1000+ per-fiber cellcounts [C]//Proceedings of the IEEE OptoElectronics and Communications Conference (OECC’12), Jul 2-6, 2012,Busan, Republic of Korea. Piscataway, NJ,USA: IEEE, 2012: 5-6.
[6] 隋猛, 羅遠秋. 基于PON 的時間同步技術[J].電信網技術, 2010(8):29-32.
[7] CVIJETIC N, TANAKA A, HUANG Y K, et al. 4+G mobile backhaul over OFDMA/TDMA-PON to 200 cell sites per fiber with 10 Gb/supstream burst-mode operation enabling <1ms transmission latency [C]//Proceedings of the Optical Fiber Communication/National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC’12), Mar 4-8, 2012, Los Angeles,CA, USA. Piscataway, NJ,USA: IEEE, 2011:3p.
[8] YANG K, OU S, GUILD K, et al. Convergence of Ethernet PON and IEEE 802.16 broadband access networks and its QoS —Aware dynamic bandwidth allocation scheme [J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2009, 27(2):101-116..