PON已完全具備承載Small Cell回傳能力

中國移動設計院 | 齊志剛 常賀

華信郵電咨詢設計研究院 | 穆海燕

PON已完全具備承載Small Cell回傳能力

中國移動設計院 | 齊志剛 常賀

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PON 網(wǎng)絡不僅可用于2/3G小基站的回傳，也可以用于LTE基站的回傳，當然還可用于同一站點同時存在的2/3G/LTE小基站的回傳，并且基站業(yè)務回傳到交換網(wǎng)絡存在兩種可行的模式。

隨著LTE的快速部署，小基站的應用得到進一步的推廣。由于小基站體積小、造價低，裝機條件簡易，傳統(tǒng)基站接入采用的SDH/PTN/IP RAN等設備體積大，裝機條件和建設運營成本都較高，往往不合適，因此如何安全可靠低成本地解決小基站的回傳就成為一個值得研究的問題。與此同時，為滿足家庭寬帶、小型集團客戶的互聯(lián)網(wǎng)接入需求，各大運營商都已經(jīng)或正在建設覆蓋各個城市乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)的PON網(wǎng)絡。

PON承載小基站的可行性分析

小基站的突出優(yōu)勢是發(fā)射功率小、對站址要求低、工程實施簡單、設置靈活、成本低、頻譜利用率高等，要充分發(fā)揮小基站的優(yōu)勢，使得小基站能夠得到廣泛應用，就要求其接入設備、回傳網(wǎng)絡也必須適應小基站的這些突出特點。因而，小基站對于傳輸接入具有特定的要求。

第一，接入設備必須符合小型化、低成本、簡易裝機的要求；

第二，為滿足3G、LTE小基站用戶的高速數(shù)據(jù)傳輸需求，小基站的傳輸接入也要求具有高速率，當然，由于覆蓋用戶相對較少，接入速率可以比相應宏基站適當降低；

第三，小基站往往不安裝專門的同步設備，要求傳輸接入網(wǎng)提供同步信號，根據(jù)3GPP標準，時間同步的精度要優(yōu)于±3μs，因此基站與基準時鐘時間同步的精度要優(yōu)于±1.5μs；

第四，作為運營級通信網(wǎng)絡的一部分，小基站的傳輸回傳必須是安全可靠的；

第五，為滿足小基站較大范圍內的應用推廣，小基站的傳輸接入應采用常見、易實現(xiàn)、可廣泛應用的方式。

下面根據(jù)PON網(wǎng)絡的特點針對小基站接入的各項要求進行分析。

1.裝機條件：小型ONU的體積、功耗和取電要求與家用路由器差不多，裝機條件要求很低，因此在具備小基站裝機條件的場所均可以安裝ONU實現(xiàn)PON網(wǎng)絡接入。

2.成本：PON網(wǎng)絡的建設成本包括OLT、ODN和ONU的費用，由于各大運營商的PON網(wǎng)絡已經(jīng)覆蓋城區(qū)絕大部分區(qū)域，通常只需要針對小基站增加小段引接光纜和4口以下的小型ONU即可，而一個小型ONU只有幾百元，整體建設和維護成本相當?shù)汀?/p>

3.速率：ONU下行提供FE接口，支持最高速率可達100Mbit/s。單個ONU平均傳輸速率可達28Mbit/s，啟用QoS功能后，可提供數(shù)十乃至百兆的速率，滿足小基站的承載需求。另外，如果考慮即將商用的10G PON技術，單個ONU傳輸速率可提升至百兆以上，完全可以滿足LTE小基站甚至是宏基站的承載速率要求。

4.同步：PON網(wǎng)絡支持線路時鐘、自適應時鐘、IEEE 1588v2報文恢復時鐘等多種時鐘同步方式及NTP，可以提供高精確度的時鐘、時間同步。

5.安全可靠性：PON網(wǎng)絡能夠提供諸如數(shù)據(jù)加密、基于IP地址/端口/協(xié)議類型/MAC地址/源路由選型的多種類型報文過濾、基于ACL的允許/禁止訪問控制、MAC地址靜態(tài)綁定、防DoS攻擊、防IP攻擊、防ICMP攻擊、防火墻和IP黑名單等多種系統(tǒng)級安全保障措施和諸如對用戶的二層隔離和受控互訪、支持全局和VLAN控制的PITP等用戶級安全保障措施。

圖1 PON網(wǎng)絡用于LTE小基站回傳（模式二）

PON在小基站回傳網(wǎng)絡中的組網(wǎng)

從上面的分析可以看出，PON網(wǎng)絡非常適用于小基站的接入，下面對PON網(wǎng)絡在2/3G/LTE小基站回傳中具體如何組網(wǎng)、實現(xiàn)業(yè)務承載進行研究。

PON在2/3G小基站回傳網(wǎng)絡中的組網(wǎng)

對于基站回傳網(wǎng)絡來說，2G、3G網(wǎng)絡架構、業(yè)務流向類似，均為從基站到交換側的匯聚型業(yè)務，不同之處在于：

1.基站側接口不同，2G基站通常采用E1接口，3G基站通常采用FE接口；

2.交換側連接設備不同，2G基站連接BSC設備，3G基站連接RNC設備。

根據(jù)基站業(yè)務從何處匯入城域傳輸網(wǎng)絡，PON網(wǎng)絡用于基站回傳時存在如下三種組網(wǎng)模式。

模式一：OLT新增上聯(lián)城域傳輸網(wǎng)匯聚層鏈路，基站業(yè)務從OLT上聯(lián)接口匯入城域傳輸網(wǎng)，經(jīng)現(xiàn)有城域傳輸網(wǎng)匯聚層、骨干層、核心層進入交換網(wǎng)絡；

模式二：城域數(shù)據(jù)網(wǎng)新增連接城域傳輸網(wǎng)核心層設備鏈路，所有基站業(yè)務經(jīng)城域數(shù)據(jù)網(wǎng)匯聚后通過城域傳輸網(wǎng)核心設備進入交換網(wǎng)絡，需增加網(wǎng)關設備實現(xiàn)對小基站業(yè)務的匯聚及城域數(shù)據(jù)網(wǎng)和城域傳輸網(wǎng)的安全隔離；

模式三：城域數(shù)據(jù)網(wǎng)核心設備直接連接交換側設備，要求交換設備新增與城域數(shù)據(jù)網(wǎng)核心設備連接端口，并且對交換側網(wǎng)絡安全影響較大，考慮這兩個重大缺點，這種模式不具現(xiàn)實意義，因此不進行討論。

至于基站同步信號，ONU可以利用PON網(wǎng)絡的時鐘和時間同步機制通過1pps+TOD接口或1588v2信息為基站提供符合3GPP標準要求的時鐘和時間同步信息。

PON在LTE小基站回傳中的組網(wǎng)

LTE網(wǎng)絡由于網(wǎng)絡結構的扁平化，消除了BSC/ RNC設備，除了S1接口基站到核心網(wǎng)的匯聚型業(yè)務外，還新增了X2接口實現(xiàn)鄰近基站之間的連接。由于OLT可以直接支持三層路由功能，同一OLT下掛的小基站可以直接在OLT實現(xiàn)互通，無需進入城域數(shù)據(jù)網(wǎng)或城域傳輸網(wǎng)，組網(wǎng)結構及業(yè)務流向如圖1所示。

PON 網(wǎng)絡不僅可用于2/3G小基站的回傳，也可以用于LTE基站的回傳，當然還可用于同一站點同時存在的2/3G/LTE小基站的回傳，并且基站業(yè)務回傳到交換網(wǎng)絡存在兩種可行的模式。當基站業(yè)務帶寬保障和安全性要求較高、下掛基站的OLT數(shù)量較少時，適宜采用模式一；在下掛基站的OLT數(shù)量較多并且城域數(shù)據(jù)網(wǎng)負荷不高、QoS和安全防范措施較好的情況下采用模式二更適合。