微小基站的傳輸接入規劃及建設方案探討*

喻　敏，項　暉

(1.中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，廣東 中山 528400；2.湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000)

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微小基站的傳輸接入規劃及建設方案探討*

喻敏1，項暉2

(1.中國移動通信集團廣東有限公司中山分公司，廣東 中山 528400；2.湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000)

摘要：相比于宏基站，LTE微小基站由于具有部署簡單、組網靈活、維護方便以及功耗低等突出優勢，在未來將得到廣泛應用。與此同時，微小基站還具有高密度及大規模部署的特點，如采用傳統的基站傳輸接入建設方案，將會對接入光纜、網絡容量、設備端口等帶來重大壓力。通過分析微小基站的傳輸接入需求，針對性地提出了三種微小基站的傳輸接入規劃及建設方案，并在網絡部署成本和承載品質等方面分別對各方案的優劣勢進行了對比分析和探討。

關鍵詞：小基站;傳輸接入;PTN;IP RAN;PON

0引言

隨著4G網絡的大規模商用，移動通信網絡正在經歷從廣度覆蓋向深度覆蓋、從輕載網向重載網的重大轉變。當前，基站和密集選址問題已日漸成為無線宏基站建設的重要阻礙，而微小基站因其體積小、重量輕、對工程建設環境要求低，易于解決工程建設、物業協調等方面的問題[1]，為實現網絡進一步“深度”和“厚度”覆蓋提供了可能。同時微小基站功耗低，符合綠色節能的發展趨勢，能夠滿足通信運營企業對節能降耗的需求。因此，在未來的LTE網絡部署中，微小基站將得到廣泛應用和部署，以加強對傳統宏站覆蓋的區域進行優化和覆蓋。

微小基站由于覆蓋范圍有限，具有高密度部署的特點，其設備數量可能達到宏基站的十倍之多[2]。如果仍然采用傳統的基站傳輸接入網絡對微小基站進行承載，承載網絡的接入光纜、網絡容量、設備端口等方面將面臨巨大的壓力。

1微小基站部署需求

根據功率與覆蓋能力的不同，微小基站可分為微站、皮站、飛站三大類，如表1所示。

表1　微小基站分類

目前微小基站的主要應用應用場景有：

(1)在宏覆蓋中使用，主要用于增加網絡容量及提高邊緣速率，例如可部署在城市中的熱點區域。

(2)在宏覆蓋外使用，主要用于覆蓋“補盲”，例如可部署在郊區的部分熱點區域。

(3)在室內使用，主要用于室內覆蓋，例如可部署在辦公場所和家庭。

微小基站的突出優勢是工程實施簡單、對站址要求低、組網靈活、能耗和部署成本低等。要充分發揮微小基站的優勢，就要求其傳輸接入設備、回傳網絡也必須適應微小基站的這些突出特點。因而，微小基站對于傳輸接入網絡具有特定的要求。不同應用場景下，微小基站對無線網及傳輸和配套的建設要求具體如表2所示。

表2　微小基站建設需求

2微小基站傳輸接入方案

2.1PTN/IP RAN網絡承載方案

當前，各通信運營企業的基站傳輸網絡主要采用PTN/IP RAN技術，利用光纖組成環形等網絡，提供大容量、高安全性的承載性能。隨著微小基站的廣泛應用，站點覆蓋范圍小而覆蓋密度越來越大，必然要求建設低成本、深度覆蓋的傳輸承載網絡。為降低組網成本，各通訊設備廠商已相繼推出小型化PTN/IP RAN設備，通過星型組網方式，為微小基站提供不亞于宏基站的傳輸承載品質，同時更好地兼顧網絡建設的經濟性。

如圖1所示，利用PTN/IP RAN網絡承載方案，具體可分為新增小型化PTN/IP RAN設備和利舊現網PTN/IP RAN資源兩種方式：

(1)新增小型化PTN/IP RAN設備，微小基站通過小型化PTN/IP RAN設備與原有宏基站接入環的PTN/IP RAN設備對接，經PTN/IP RAN網絡連接至EPC，小型化PTN/IP RAN設備采用星型組網方式。

(2)利舊現網PTN/IP RAN資源，微小基站通過光纖拉遠的方式與接入環PTN/IP RAN設備端口直連，快速完成站點接入。

PTN/IP RAN網絡承載方案優劣勢分析：

1)方案優勢

(1)組網方式、業務配置、IP和VLAN規劃等與現網宏基站業務方案相同，端到端可管控，安全性較高。

(2)上下行帶寬對稱，可保障基站帶寬及用戶體驗一致。

2)方案劣勢

(1)對于新址微小基站，需考慮接入設備及管道、光纜等的建設，成本仍可能相對較高。

(2)隨著小基站接入數量的大規模增加，將對現網接入光纜、網絡容量、設備端口造成一定壓力。

圖1　PTN/IP RAN網絡承載方案

2.2PON網絡承載方案

在各通信運營商紛紛大規模開展全業務運營的大背景下，基于PON技術的寬帶接入網已經大規模海量部署，光纖已經非常密集的向用戶側深度延伸，覆蓋地區與樓宇等與微小基站的深度覆蓋非常吻合。同時，PON網絡技術經過多年技術發展和演進，已經具備綜合承載多種業務的能力[3]。微小基站通過PON網絡接入，可以節約大量的管線基礎資源，同時可極大降低工程成本和實施難度。

如圖2所示，微小基站通過ONU就近連接到分光器的空閑端口，接入現網OLT設備，回傳業務由城域網承載，通過安全網關后接入核心網。

圖2　PON網絡承載方案

PON網絡承載方案優劣勢分析：

1)方案優勢

(1)建設和運維成本低，能充分利用PON網絡建設中已有的光纜、局房等基礎設施和資源。

(2)地理分布和網絡拓撲的適配性好，小基站的覆蓋區域通常也是PON網絡覆蓋的區域，且PON 網絡采用點到多點的拓撲結構，非常適合分布零散、位置不可預測的微小基站的傳輸接入。

(3)工程實施難度低、效率高，PON網絡可以采用終端放裝模式，在基站安裝完成后放裝ONU并開通即可，具有部署靈活和高效的優勢。

2)方案劣勢

(1)現網的ONU設備及部分OLT設備無法提供網絡同步信號，需經過軟件/硬件升級后增加支持頻率同步功能。

(2)PON網絡不具備端到端運維能力，安全性較低，且PON承載上下行帶寬不對稱。

(3)PON網絡的封閉性較差，需要部署微小基站接入安全網關。

2.3PTN/IP RAN+PON網絡承載方案

微小基站通過ONU設備連接到現網OLT(可建設微小基站專用OLT)，微小基站回傳業務通過OLT直接上聯或經匯聚交換機收斂后上聯到現網PTN/IP RAN設備。通過規劃專用于移動回傳業務的VLAN，實現小基站回傳業務與固網寬帶業務的綜合承載和邏輯隔離，如圖3所示。

圖3　PTN/IP RAN+PON網絡承載方案

PTN/IP RAN+PON網絡承載方案優劣勢分析：

1)方案優勢

可充分利用PON網絡建設中形成的光纜、局房等基礎設施資源，節約網絡建設成本。

2)方案劣勢

小基站業務需分為PTN/IP RAN網絡和PON兩個網絡進行維護，增加了維護難度，同時不具備端到端運維能力，安全性較低。

2.4微小基站接入承載方案可行性分析

微小基站直接采用PTN/IP RAN網絡接入時，將對接入光纜、網絡容量、設備端口造成一定壓力，同時，隨著微小基站的大量增多，對PTN/IP RAN核心節點的OAM、APS保護、PW/Tunnel等的消耗也會增加，現有PTN網絡將面臨較大的承載壓力。

微小基站通過PON網絡接入時，城域網的數據安全存在風險，需要引入安全網關(SeGW)及接入網關(AG)設備。微小基站經由城域網到核心網的端到端鏈路打通較困難，需涉及到通信運營企業多個職能部門的分工合作，且現網安全網關均部署在EPC核心節點，微小基站的規模部署必然也會增加集中管理維護的壓力。

當前寬帶城域網現網設備不保證支持1588v2(包括IP設備和PON設備)，如果需要用1588v2實現網絡同步，則需對城域網的硬件和軟件進行升級改造。否則，微小基站則只能通過GPS保證同步。

微小基站采用PON網絡承載方案，還需進一步完善解決在宏/微切換，VoLTE業務部署、端到端運維、網絡和性能監控、傳送質量以及帶寬保障等方面存在的多個問題。

3微小基站接入方案工程應用場景

基于各自的技術特點，微小基站的三種傳輸接入方案分別適用于不同的建設場景。以廣東省中山市為例，城區分布有大型商業綜合體、住宅小區、學校、工業園區、城中村等各類場景區域，開展小基站的傳輸接入建設時，需要結合場景內小基站的部署規模以及現網基站接入網絡和PON網絡的情況，綜合選擇小基站的傳輸接入方案，如圖4所示。

圖4　微小基站接入方案工程應用場景

(1)PTN/IP RAN網絡承載方案適用于小基站還未大規模部署，周邊基站的PTN/IP RAN設備端口和接入光纜纖芯相對較充足的建設場景，從而避免了小基站對現網PTN/IP RAN網絡的網絡容量、設備端口及接入光纜纖芯產生沖擊。

(2)通過對PON網絡進行升級改造，使其支持頻率同步和端到端運維能力后，小基站的PON網絡承載方案非常適合于小基站已經大規模成片部署的城市區域，例如大型商場、寫字樓等，通過充分利用空閑的PON網絡端口，可以以極小的建設部署成本實現小基站的大規模、快速入網。

(3)PTN/IP RAN+PON網絡承載方案適用于小基站小規模部署時期，周邊基站的PTN/IP RAN設備端口和接入光纜纖芯緊張的建設場景，依托PTN/IP RAN網絡的高可靠傳輸承載品質和PON網絡充足的端口和接入纖芯資源，實現網絡資源的綜合互補利用。

4結語

在目前的技術能力和產業環境下，上述幾種微小基站的傳輸接入方案在建設和維護成本、網絡質量和安全、工程實施難易度等方面，分別呈現出了各自的優勢和不足，具體網絡部署還需進行綜合權衡選擇。在移動大寬帶化的趨勢下，無線基站的回傳承載網絡實現統一端到端運維和業務部署，將會成為通信運營企業未來的最佳選擇。為此，還需要各通信設備廠商和通信運營企業積極探索，加快實現固定和移動網絡的融合，從而在滿足網絡品質的同時大大降低運營商的CAPEX。

參考文獻：

[1]李璐. 破選址難題 小基站成4G深度覆蓋首選[J]. 通信世界, 2013(26):12.

LI Lu. The Small Cell of Flexible Location is Becoming a Better Choice in the 4G Network[J]. Communications World, 2013(26):12.

[2]馬寧.不同部署場景下小基站回傳技術選擇[J].電信技術,2013(06):83-84.

MA Ning. Selection of Backhaul Technology of Small Cell under Different Deployment Scenarios[J]. Telecommunications Technology,2013(06):83-84.

[3]吳軒亮. 城域網EPON承載IP基站回傳的研究[J]. 通信技術, 2012, 45(05): 44-46.

WUXuan-liang. Research of IP Base-Station Backhaul Carrying over MAN EPON[J]. Communications Technology,2012,45(05):44-46.

Planning and Construction of Transmission Access Network for Small Cell

YU Min1, XIANG Hui2

(1.Zhongshan Branch, China Mobile Group Guangdong Co., Ltd., Zhongshan Guangdong 528400,China;2.Hunan Planning & Designing Institute of Post & Telecommunication Co., Ltd., Changsha Hunan 410000,China)

Abstract：Compared to the macro-cell, LTE small cell enjoys certain outstanding advantages, such as simple deployment, flexible networking, easy maintenance and low power consumption,and thus would be widely used in the future. In addition, the small cell also features high-density and large-scale deployment. With the adoption of traditional transmission access scheme, the small cells would bring great challenges to the optical fiber cable, network capacity and equipment port. Based on analysis of the transmission access requirements for small cell,three planning and construction schemes of transmission access network for small cells are proposed. In addition, the advantages and disadvantages of each scheme are analyzed and discussed in terms of the cost and capacity of network deployment.

Key words：small cell; transmission access; PTN; IP RAN; PON

doi:10.3969/j.issn.1002-0802.2016.04.021

*收稿日期：2015-11-10；修回日期：2016-03-06Received date:2015-11-10；Revised date：2016-03-06

中圖分類號：TN913

文獻標志碼：A

文章編號：1002-0802(2016)04-0492-04

作者簡介：

喻敏(1964—)，男，學士，高級工程師，主要研究方向為傳送網和接入網規劃設計和管理;

項暉(1978—)，男，學士，高級工程師，主要研究方向為傳送網和數據網規劃設計。