PON網絡開通4G小基站

◆郝超仁

（中國聯合網絡通信有限公司呼和浩特市分公司 內蒙古 010000）

1 實施背景

（1）基站深度覆蓋需求

4G基站的廣覆蓋建設已接近尾聲，深度覆蓋、網絡優化成為下一步工作重點。小基站在運用中具有安裝靈活、工期迅速、維護便捷的特點，在“補盲補熱”的場景中有廣泛的應用，未來5G高頻部署更是不可缺少。但是在實際運用中，由于小基站的不確定性，要求回傳網絡更加靈活。受到現網中傳輸資源限制，最后100米接入成為小基站入網瓶頸。

（2）PON全光網絡廣覆蓋

呼市聯通全光網絡已經建成，PON網絡已覆蓋到市區、鄉村各個角落，特別是商務樓宇、住宅小區等無線網需要深度覆蓋的目標區域。同時PON接入網的點到多點的海量光纖和末端分光點與小基站的部署需求基本吻合，利用PON網絡可實現低成本快速接入和單站1Gbps（GPON）的接入帶寬。

在此背景下，2019年網絡優化網格、移動網建設網格、數據維護網格在市區范圍內嘗試使用固網接入層PON網絡開通4G小基站。

2 PON網絡回傳小基站可行性分析

小基站主要用于局部“補盲”和熱點分流，可放置在室內/室外，安裝方式多樣，具有小巧輕便，易于安裝的特性。小基站具有分散性和不確定性，因此小基站對回傳網絡主要有以下幾點要求：

（1）小基站傳輸接入應采用常見、易實現、可廣泛應用的方式；

（2）小基站帶有GPS天線，回傳的“承載網”可以不提供時鐘同步功能，利用GPS功能實現時鐘同步即可；

（3）移動網用戶有高速率、大帶寬的傳輸需求，基站的接入設備也要具有提供高速傳輸的能力；

（4）作為基礎通信網絡的一部分，小基站的傳輸回傳必須是安全可靠的；

根據小基站接入工作的各項要求，結合PON網絡的特點進行分析。PON網絡已經基本實現城區“廣覆蓋”，如果需要接入基站只需增加小段光皮線或網線即可；本次采用的ONU設備，體積、功耗要求很低，同時ONU設備可提供最大100Mb/s的下行端口，可以滿足小基站的承載速率要求；PON網絡能夠提供監控本端、對端設備及端口的運行狀態、鏈路通斷、帶寬利用率、丟包數以及鏈路負載狀況等多種安全保障措施。同時提供eLTE業務路徑診斷功能，針對指定的無線承載業務路徑設置Ping檢測參數和告警閾值，通過IP PING方式檢測業務路徑上各區段的連通性、丟包率、抖動、延時、信號強弱等性能指標，并以以圖形、圖表方式呈現，可直觀的了解網絡的運行健康情況，對網絡部署及業務的調整提供決策依據。

綜上所述利用PON網絡回傳小基站是科學、可行的。

3 組網方案

PON網絡承載微基站回傳，在接入現有OLT和ODN網絡，從末端ONU引出網線連接小基站，在核心“側采用”城域網承載方案。

3.1 接入“側組網”

基站使用網線接入平安城市的ONU端口，ONU為基站提供100M帶寬。ONU將使用vlan轉換的方式將基站固定使用的vlan1000和2000轉換為規劃vlan，并上傳給匯聚交換機。

3.2 安全方案

PON網絡具有比較完善的VLAN功能，通過劃分VLAN進行多業務隔離，實現業務流分類、優先級標記、隊列調度、緩存管理、擁塞控制，為基站回傳業務提供虛擬專用通道保障。

3.3 數據規劃

（1）VLAN：對于PON網絡，根據現有網絡交換機的VLAN資源，規劃vlan1000-1100用于4G業務使用，vlan2000-2100用于基站管理使用，實現對不同業務QoS的管理。

（2）IP地址：本方案小基站的IP地址仍采用4G預留“私網”地址。

LTE小基站規劃見表1。

表1 LTE小基站規劃表

4 分析總結

4.1 適用場景

在PON網絡已覆蓋區域，使用PON回傳小基站建設成本相對較低、節約纖芯資源、施工難度小，可以滿足小基站業務低成本、快速開通的需求。

考慮PON網絡回傳小基站在時延、安全性、“運維”能力等方面存在不足之處，IPRAN接入仍應作為小基站回傳主要方式。但在新建光纜難度大、建設成本高、市場要求快速開通等場景下，可考慮采用PON回傳小基站業務，作為小基站回傳的臨時解決方案或重要補充手段（表2）。

表2 PON網絡回傳小基站適用場景

4.2 優勢分析

提升網絡效能。深度覆蓋的目標區域（住宅區、商業區），也是寬帶用戶聚焦區域，寬帶資源充裕，便于為小基站提供回傳網絡。采用PON網絡承載小基站回傳業務可充分發揮FTTH網絡建設中已有的ODN網絡、接入網點等基礎設施資源的網絡效能，有效提升端口實占率。

節省光纖資源。相比傳統點到點拓撲組網結構，PON網絡采用點到多點的分光拓撲結構。這種組網方式與組網靈活、位置不可預測的小基站結構相適應。同時使用分光的ODN網絡可以節省光纜資源，小基站的密度越高，節省的主干光纜量越大。

部署簡單快速。ODN分光點遍布小區、樓宇、街道、鄉村，寬帶網絡到位區域，簡單敷設光皮線或網線即可接入。

低成本超高帶寬接入。PON網絡可低成本提供千兆甚至萬兆接入能力，滿足基站帶寬需求。

4.3 存在問題

（1）網絡可靠性不高：無節點保護，無法解決單點失效風險；鏈路保護要進行“現網”的升級改造，保護倒換時間可能不滿足<50ms的要求；

（2）組網穩定性差：ONU存在長發光隱患，影響同一PON口下基站業務；

（3）不具備端到端“運維”：不具備端到端“運維”能力，基站業務性能無法做端到端監控；

（4）配置復雜度：基站的IP、VLAN必須統一規劃，由于PON網絡的VLAN已被寬帶業務、視頻及各類專線占用，剩余可用VLAN資源較少，且可能與現有基站VLAN規劃沖突。

4.4 其他建議

在OLT專業“網管”內，可將開通小基站的ONU設置為重要網元，從而出現異常時能夠及時發現故障；

當小基站分布較密集時，不易采用高密度的ONU設備接入（如24口ONU設備），應采用FTTH型ONU接入。

在PON網絡未覆蓋區域或采用PON網絡接入成本過高時，考慮采用傳統IPRAN方式接入。

5 結語

隨著5G時代的到來，小基站業務量將不斷增長，部分業務密集的OLT、匯聚交換機上聯帶寬逐漸飽和，可發展提升上聯帶寬。小基站應用的普及，對“承載網”提出了全新的需求。“承載網”需要進一步積累建設運營經驗，完善小基站承載的網絡架構，從而適應工程建設的需要，提升端到端的客戶實際體驗。