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TD-LTE 小基站回传承载方案

2016-06-13覃晓霞王晨乔迪

电信科学 2016年4期
关键词:宏基网关厂商

覃晓霞,王晨,乔迪

(1.中国移动通信集团广西有限公司, 广西 南宁 530028;2.中国移动通信集团设计院有限公司,北京 100080)

TD-LTE 小基站回传承载方案

覃晓霞1,王晨2,乔迪2

(1.中国移动通信集团广西有限公司, 广西 南宁 530028;2.中国移动通信集团设计院有限公司,北京 100080)

TD-LTE 小基站的部署场景、覆盖策略与传统宏基站不 同,站址的规划也与宏基站有较大区别,采 用传统宏基站 PTN 回传网络承载 TD-LTE 小基站将面临 三大难题:网络效能低、安全性差、智能性低。 对如 何建设高 效 、 安 全 、 智 能 的 小 基 站 回 传 网 络 进 行 了 研 究 , 结 合 中 国 移 动 网 络 现 状 , 提 出 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端到端 4 种小基站回传承载方案,并对这 4 种方案进行了现 网测试验证 。 验证表 明,4 种承载方案均满足小基站通信业务 需求,采 用 PON+CMNet承载方案在安全性 、智能性、高效 性上 优于另外 3 种 承载方案。

TD-LTE 小基站;高效;安全;智能;PON;CMNet

1 引言

中国移动通信集团总部明确 2015 年要 通过“做广、做深、做厚”实现“三领先、一确保”,打造 4G 精品网络。小型基站是低功率的无线接入节点,它包含了飞蜂窝(femtocell)、皮 蜂 窝 (picocell)、微 蜂 窝 (microcell)和 宏 蜂 窝(metrocell)等 技 术 。小 型 基 站 的 体 积 小 、灵 活 易 部 署 ,它 可以 覆 盖 小 至 10 m 的 室 内 空 间 或 大 至 2 km 的 野 外 。中 国 移动 4G 小 基 站 是 指 单 载 波 (20 MHz 带 宽 )功 率 在 500 mW以 下 ,集 成 了 BBU (building base band unit,基 带 处 理 单元 )、RRU (radio remote unit,射 频 拉 远 模 块 )、天 线 的 一 体化基站,即一体化的皮基站和飞基站两类。小型基站主要用来扩展覆盖范围和加大网络容量、提升用户感知。 随着无线数据业务量的迅速增长,在越来越复杂的无线应用环境中,如何做好用户覆盖,满足如此快增长的数据业务需求成为焦点。在密集城市环境下提供良好的无线覆盖,需要做到宏微集合、立体组网,即宏基站和小基站相结合,宏基站负责网络覆盖,小基站负责覆盖补盲,完善网络覆盖和数据热点吸收。

鉴 于 TD-LTE (time division long term evolution,分 时 长期演进)小基站的部署场景、覆盖策略与传统宏基站不同,站址的规划也与宏基站有较大的区别,采用传统宏基站PTN (packet transport network,分 组 传 送 网 )回 传 网 络 承 载TD-LTE 小基站将面临网络效能低、安 全性差、智能性低三大难题,具体如下。

· 现网 PTN 设 备 能 力不足,随 着无规则 分 布 的 小 基站数量增多,将对 PTN 带来巨大冲击。对 PTN 末端接入纤芯需求大、组网复杂、效益低,对建设、维护造成巨大压力。

· 中国移动自 2013 年大规模建设 TD-LTE 基站以来,传统宏基站的开站需要人工参与完成参数配置,实现基站开启,主要包括设备参数的配置、网络参数的配置以及传输参数的配置等。这一部分的配置工作对人员的技术水平有一定要求,无法依赖普通施工人员操作,且配置工作量较大,容易出错。根据业务发展的需求,小基站可能部署在楼道甚至用户家中,需实现即插即用功能,达到快速灵活部署的目的,并且考虑到小基站的家庭、小企业、营业厅、超市等应用场景,需小基站在客户断电后能再次自启动,现有的回传网络无法满足需求。

· 有别于传统宏基站,小基站可部署于楼道甚至用户家中,有受网络攻击的风险。因此,需要部署小基站网关,提高网络安全性。此外,还需验证承载网络保护技术是否能满足安全需求。

因 此 ,建 设一张高 效 、安 全 、智能 的 TD-LTE 小 基 站 回传网络,以满足中国移动 4G 业务发展需求,尤为重要。

2 TD-LTE 小基站回传承载网络

2.1 高效的承载网络

TD-LTE 小 基 站 的 承 载 需 满 足 X2 及 S1_flex 的 需 求 ,因此 TD-LTE 小基 站 的 承载网 络 仍 需采用 “二 层网络+三层 网 络 ”的 结 构 ,中 国 移 动 目 前 已 有 PON (passive optical network, 无 源 光 纤 网 络 )、PTN、CMNet (China Mobile internet,中 国 移 动 互 联 网 )等 多 种 承 载 手 段 ,采 用 何 种 承 载方案最高效值得研究。

· 二 层 网络若采 用 PTN 末 端 接入小基 站,不 仅 建 设困难,且建设成本较高,若采用 PON,则可提高网络效能及效益。

· 三层网络若采用 PTN,需要和宏基站一起规划,规划难度大,若采用 CMNet可提高效能。但实现是否简单,传输质量是否满足需要验证。

因 此 ,需 要 针 对 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端 到 端 4 种 承 载 方案 进 行 现 网 验 证 ,研究 最 高 效 的TD-LTE 小基站承载方案。

2.2 安全的承载网络

根据中国移动通信集团公司 TD-LTE 小基站的 建设安排,各省将统一部署小基站安全网关,对小基站设备进行认证,防止非法小基站的接入,监听用户通信内容,避免非法 设 备 对 核 心 网 进 行 DoS(denial of service, 拒 绝 服 务 )攻击,提高网络安全性。考虑到小基站网关设备端口少、流量不 大 、EPC(evolved packet core,分 组 核 心 系 统 )数 量 较 多 、EPC 需 要 组 pool情 况 下 ,本 文 提 出 新 增 一 对 L3 PTN 设 备与小基站网关对接,通 过 L3 PTN 连 接 至 所 有 EPC。

针 对 本 文 提 出 的 PON+CMNet、PTN 端 到 端 、PON+ PTN、PTN+CMNet 4 种 承 载 方 案 ,4 种 承 载 方 案 的 保 护 倒 换时 间 是 否 均 在 50 ms 以 内 ,符 合 电 信 级 保 护 倒 换 要 求 ,需现网验证,详见第 4节。

2.3 智能的承载网络

TD-LTE 小基站 应用于家庭、小企业、营业厅、超市等 ,需要快速灵活部署,无需任何现场人工干预,方便客户灵活接入,因此承载网络必须满足小基站的自启动功能需求。实现小基站自启动功能,主要是实现小基站网管地址、MME (mobility management entity,移 动 管 理 节 点 功 能 )地址 、端 口 号 、eNode ID 等 开 站 参 数 的 自 动 配 置 ,在 网 络 部 署中 通 过 引 入 HEMS(high-level entity management system)高等级实体控制协议,实现设备网管、安全网关等关键参数的自动下发。

2.3.1 单一厂商自启动方案

承 载 网 络 部 署 具 有 DHCP (dynamic host configuration protocol,动 态 主 机 配 置 协 议 )功能的服务器、小 基 站 的 初 始化服务器可实现自启动功能,若仅部署单一厂商的小基站及小基站网关,基站的自启动业务流程如图1所示。具体介绍如下。

(1)pico 广 播 发 送 报 文 ,DHCP 服 务 器 分 配 IP(internet protocol,网 络 之 间 互 连 的 协 议 )地 址 ,pico 获 取 IP 地 址 ,同时在报文内获取 HEMS 的 IP 地址。

(2)pico 使用第一步获取的 IP 地址、HEMS 服务器地址,向 HEMS 发起通信。HEMS 下发软件版本、配置文件、安全网关、接入网关、SGW(serving gateway,服务网关)地址等信息。

(3)pico 使 用 第 一 步 获 取 地 址 与 安 全 网 关 建 立 IPSec(Internet protocol security,Internet协 议 安 全 性 )隧 道 ,隧 道建 立 完 成 后 ,安 全 网 关 给 pico 分配业务地址。

(4)pico 使 用 业 务 地 址 与 接 入 网 关 通 信 , 外 层 封 装IPSec,接入网关收到报文后,将报文的目的 IP 地址修改为MME,源 IP 地址修改为自己,发送给 MME。

(5)pico 使 用 业务地址与 SGW 通 信 ,外 层 封 装 IPSec。

2.3.2 多厂商自启动方案

在现网实际部署中,往往会出现多个厂商的一体化皮站接入需求,因此需部署多个厂商的 HEMS。而在单一厂商自启动方案中,一体化皮基站从 DHCP 服务 器的回复报文中仅能得到一个 HEMS 地址,因此难以完成 基站的自启动,对于上述方案应进行改进。

改进方案一:DHCP 服务器的回复报文中含有多个厂商 的 HEMS 的 IP 地 址 ,pico 通 过 轮 询 的 方 式 依 次 访 问 各个 HEMS,直至找到该厂商的 HEMS,完成初始化配置。后续流程与单一厂商方案相同。该方案需要所有厂商的皮基站均支持轮询功能,目前推动较困难。

改进方案二:DHCP 服务器回复报文中含有所有厂商HEMS 的地址,同时标记好厂商信息,各厂商通过标记信息获取该厂商的 HEMS 地址,后续流程与单一 厂商方案相同。该方案需要所有厂商形成统一的标识规范,目前推动较困难。

改进方案三:各厂商在 一体化皮基站中预置 HEMS 的域 名 ,现 网 部 署 DNS(domain name system,域 名 系 统 )服 务器 ,DHCP 服 务 器 的 回 复 报 文 中 含 有 DNS 服 务 器 的 IP 地址 ,pico 通 过 访 问 DNS 服 务 器 并 由 DNS 服 务 器 解 析 各 厂商 预 置 的 HEMS 域 名 ,得到该厂商 HEMS 的 IP 地 址 。再 以此地址为目的地址建立与 HEMS的连接,完成初始化配置。后续流程与单一厂商方案相同。该方案需要各厂商预置 相 应 的 HEMS 的 域 名 ,且需部署 DNS 服 务 器 。

结合现网的部署及方案的可实现性上,方案三更为简单,更具操作性。

3 TD-LTE 小基站回传承载组网方案

TD-LTE 小 基 站 承 载 组 网 方 案有 4 种 ,分 别 为 PON+ CMNet方 案、PTN+CMNet方案、PON+PTN 方案、PTN 端 到端方案。组网结构如图2所示。

4 种承载方案是否均可满 足 TD-LTE 小 基站的业 务 回传需求,哪种方案更高效、更安全、更智能?首先分析每一种方案的业务流程。

(1)PON+CMNet方案

S1_U 业 务 :pico 发 送 报 文 到 ONU (optical network unit,光 网 络 单 元 ),ONU 上 联 到 OLT (optical line terminal,光 线 路 终 端 ),OLT 转 发 2 层 VLAN (virtual local area network, 虚 拟 局 域 网 ) 报 文 给 BRAS(broadband remote access server,宽 带 远 程 接 入 服 务 器 ),BRAS 按 照 安 全 网 关地 址进 L3VPN 转 发,安 全网 关 收 到 报文 后 ,解 装 IPSec 隧道 , 校 验 /解 密 报 文 , 按 照 报 文 内 层 目 的 IP 地 址 转 发 给L3PTN,L3PTN 根据目的 IP 地 址 转发给接 入 网 关或 SGW。BRAS 入 口 剥 掉 双 层 VLAN,native IP 转 发 到 CMNet出 口 ,native IP 转 发 给 防 火 墙 、安 全 网 关 、PTN 落 地 设 备 按 native IP 转发至 SGW。

图1 单一厂商自启动业务流程

图2 4种承载方案的组网结构

S1_C 业 务 :安 全 网 关 前 转 发 流 程 与 S1_U 一 致 ,安 全网 关 解 除 IPSec 隧 道 封 装 后 ,按 照 报 文 目 的 (接 入 网 关 地址)转发给接入网关,接入网关把报文目的更换为 MME 转发给 PTN,PTN 根据报文目的地址转发给 MME。

X2 业务:安全网关前转发流程与 S1_U 一致,安全网关解除 IPSec 隧道封装后,按照目的 IP 地址经 L3 PTN 下行转发。

具体流程如图3所示。

(2)PTN+CMNet方案

该方案与 PON+CMNet方案类似,二层采用 PTN,三 层承 载 网络仍采 用 CMNet;二 层 业 务 仅 带 单 层 VLAN,VLAN在 BRAS处终结。

(3)PTN 端到端方案

S1_U 业 务 :pico 使 用 单 IP 单 VLAN, 发 送 报 文 进 入PTN 后 ,将 VLAN 剥离 后 通 过 L2VPN 转 发 至 L2/L3 节 点 ,终结 L2,为业务加上配置的 VLAN 进入 L3。双归 L3VE 子接口上配置相 同 IP 地 址、相同 MAC 做为同网 段 基站的网关。L3PTN 上宏基站、小基站上行方向使用不同的物理口。S1_U 流量从安 全网关直接到 L3PTN,L3PTN 收 到 报 文 后根据目的 IP 地址转发给 SGW。

S1_C 业务 :安全 网 关 前 转 发 流 程 与 S1_U 一 致 ,安 全网 关 解 除 IPSec 隧 道 封 装 后 ,按 照 报 文 目 的 (接 入 网 关 地址)转发给接入网关,接入网关把报文目的更换为 MME 转发给 PTN,PTN 根据报文目的地址转发给 MME。

X2 业务:安全网关前转发流程与 S1_U 一致,安全网关解除 IPSec 隧道封装后,按照目的 IP 地址经 L3 PTN 下行转发。

具体流程如图4所示。

图3 PON+CMNet承载方案的业务转发流程

(4)PON+PTN 方案

该方案与 PTN 端到 端 方案类似 ,二 层 采 用 PON,三层承 载 网 络 仍 采 用 PTN, 但 需 要 PON 和 PTN 统 一 规 划VLAN 地址,网络规划复杂度大。

图4 PTN 端到端承载方案的业务 转 发 流 程

4 TD-LTE 小基站回传承载方案测试

前面理论分析了 4种承载方案的业务流程,为进一步验证 4 种承载方案是否均可满足 TD-LTE 小基站的业务回传需求,选出更高效、更安全、更智能的方案,在现网中进行了测试。测试共涵盖了无线、承载、CMNet、核心网四大专业,涉及 4 个厂商,共进行了 12 个子项的测试内容,见表 1。

4.1 传输质量测试结果

4 种承载方案均可满足业务的时延、抖动、分组丢失率要求,但采用 PTN 回传的方案传输质量优于 CMNet方案,具体传输质量测试结果见表 2。

4.2 故障倒换测试结果

PON、PTN、CMNet的保护技术与现网相同,无需引入新的保护技术。现网验证 4种承载方案的保护倒换时间均在 50 ms 之 内 。

4.2.1 PON+CMNet方案的链路故障倒换

步骤 1 配置承载网的业务,小基站接入带 VLAN。OLT与 CMNet对 接 的 LAG 配 置 为 跨 板 LACP (link aggregation control protocol,链路汇聚控制协议)负载分担模式。

表1 测试项目

表2 传输质量测试结果

步 骤 2 OLT 与 CMNet之 间 配 置 静 态 恢 复 式 链 路 聚合组,聚合组端口成员接口采用自协商模式,仪表连接ONU 与 CMNet出 口 设 备 模 拟 eNode B 与 SGW/MME,通 过仪 表 模 拟 S1、X2 业 务 ,打 流 每 秒 100 000 个 报 文 ,观 察 业务是否正常。

步骤 3 通过拔纤,构造 OLT 到 CMNet路由器的主链路单向光纤故障,触发业务倒换到备链路,通过仪表分组丢失情况,计算业务保护倒换时间并记录。

步骤 4 恢复光纤,等待业务回切,再次观察保护恢复时间并记录。

测 试 结 果 : 经 过 测 试 发 现 ,LACP 倒 换 最 差 时 延 为4.4 ms,LACP 回 切 最 差 时 延 为 14.5 ms。

4.2.2 PTN 端到端方案的链路故障倒换

步骤 1 端到 端 创 建 LTE 业 务,创建 L2VPN 业 务 时 ,以 上 面 的 PTN L2/L3 网 元 为 主 节 点 ,将 以 太 测 试 仪 连 接 到接入侧 PTN 和核心侧 PTN,仪表模拟基站和 SGW。

步骤 2 通过仪表发送业务报文,观察业务是否正常。

步 骤 3 通 过 构 造 L2VPN 业 务 的 PW APS(automatic protection switching,自 动 保 护 倒 换 )工 作 路 径 故 障 ,查 看PW APS 倒换状态,通 过 仪 表 观 察 基 站 业 务 倒 换 是 否 正 常 ,观察并记录相关的告警。

步 骤 4 恢 复 步 骤 3 构 造 的 PW APS 工 作 路 径 的 故障 ,查 看 PW APS 倒 换 状 态 、业 务 是 否 正 常 ,相 关 的 告 警 是否消失。

测 试 结 果 :经 过 测 试 倒 换 时 延 在 6 ms 以 内 ,回 切 时 延在 4.5 ms 以 内 。

4.2.3 PON+PTN 方案的链路故障倒换

步骤 1 配置承载网的业务,基站接入带 VLAN 的业务,GPON 进行 VLAN 转换。OLT 与 PTN 对接的 LAG 配置跨板 LACP 负载模式。

步骤 2 OLT 与 PTN 之间 配置静态恢 复式链 路 聚 合组, 聚 合组端口 成 员 接口采用 自 协 商 ,仪 表 连 接 ONU与 PTN 核 心 设 备 模 拟 eNode B 与 SGW/MME,通 过 仪 表 模拟 S1、X2 业 务 ,打 流 每 秒 100 000 个 报 文 , 观 察 业 务 是 否正常。

步骤 3 通过关闭端口,构造 OLT 到 PTN 的主链路光纤故障,触发业务倒换到备链路,通过仪表分组丢失情况,计算业务保护倒换时间并记录。

步骤 4 恢复光纤,等待业务回切,再次观察保护恢复时间并记录。

步骤 5 复位板卡触发 OLT 到 PTN 的主链路故障,触发业务倒换到备链路,通过仪表分组丢失情况,计算业务保护倒换时间并记录。

步骤 6 恢复板卡,等待业务回切,再次观察保护恢复时间并记录。

测试结果:经过测试发现,LACP 倒换时延为 0,LACP回切时延为 0。

4.2.4 PTN+CMNet方案的链路故障倒换

步骤 1 配置承载网的业务,基站接入带 VLAN。 将以太测试仪表连接到接入侧 PTN 及核心设备出口,模拟基站及 SGW。

步 骤 2 通 过 仪 表 模 拟 S1、X2 业 务 ,发 送 帧 长 为1 500 byte 的 报 文 ,观 察 业 务 是 否 正 常 。

步 骤 3 PTN 间 配 置 LSP APS 保 护 ,OAM (operation administation and maintenance,操 作 管 理 维 护 )检 测 周 期 设置 为 3.3 ms。

步骤 4 通过拔纤构造 PTN 之间的主干光纤 故 障 ,通过仪表同时观察基站业务倒换是否正常;观察并记录相关告警。

步骤 5 恢复链路故障光纤 ,拔掉原保护 链 路 PTN 间的主干光纤,再次观察业务是否正常;观察相关告警是否消失。

步骤 6 拔掉 PTN 工作板,通过仪表同时观察基 站 业务倒换是否正常;观察并记录相关告警。

步骤 7 插入 PTN 工作板,再次观察业务是 否 正 常;观察相关告警是否消失。

步骤 8 构造 PTN 之间的主干备链路光纤故 障 ,观 察设备告警。

测 试 结 果 : 拔 纤 倒 换 时 间 均 在 18 ms 以 内 ,拔 纤 回 切的时间为 0;拔板倒换和回切时间为 0。

4.3 同步方式验证

4 种 承 载 方 案 均 支 持 从 GPS (global positioning system,全球定位系统)获取时钟、从宏基站空口同步获取时钟、通 过 1588v2 方 式 获 取 时 钟 3 种 时 钟 同 步 方 式 。 其 中 ,1588v2 方 式 可 采 用 从 末 端 接 入 的 PON 或 PTN 设 备 提 取同步信号:

· PON+CMNet和 PTN+CMNet这 两 种承载方 案 中 ,由于 CMNet不支持 1588v2 同步,需要从外 部时间源或已 同 步 的设备接 入 获取时间 信 息 ,现网 PON 设备 不 支持 1588v2,需 要 更 换 支 持 1588v2 的 ONU、OLT 主控、OLT 上行板,添加 OLT 时钟扣板;

· PTN 端 到端承载 方 案 可 通 过 上 游 PTN 设 备 获 取 时钟,不需要对现网进行改造;

· PON+PTN 承 载 方 案 可 通 过 上 游 PTN 设 备 获 取 时钟,现网 PON 设备不支持 1588v2,需要 更 换支持1588v2 的 ONU、OLT 主 控 、OLT 上 行板 ,添 加 OLT时钟扣板。

4.3.1 IEEE 1588v2 同步方案验证(PTN 方案)

测试步骤如下。

步 骤 1 配 置 时 间 BITS(branch integrated timer supply,大楼综合定时供给系统)源(频率源与时间源为同源),通过 电 缆 TOD+1PPS 和 2 Mbit/s 接 口 将 时 间 源 和 频 率 信 号注入核心层 PTN;中间传输设备采用业务接口对接传递时钟和 1588 时间信息;并从接入层传输设备的 业务接口输出到时间分析仪。

步骤 2 配置 端到端线路 上的承载设备开启 BC方式传送时间同步信号,启用 BMC 算法,截图并记录结果。

步骤3 通过时间分析仪测试接入侧网络设备业务接 口 的 时 间 输 出 信 号 精 度 ,测 试 时 间 不 小 于 24 h 并 记 录数据;截图并记录结果。

步骤 4 配置基站配置从带内方式获取时间信息,观察基站跟踪状态。

测 试 结 果 :时 间 指 标 优 于 ±1 μs;基 站 可 以 以 带 内 方 式从接入侧网络设备业务接口获取时间信息。

4.3.2 IEEE 1588v2 同步方案验证(CMNet方案)

测试步骤如下。

步 骤 1 从 与 OLT 同 站 点的 PTN 上 通 过 空 闲 的 GE口 引 入 时 钟 和 1588 时 间 信 息 (该 PTN 已 与 现 网 同 步 );OLT 和 ONU 间 采 用 业 务 接 口 对 接 传 递 时 钟 和 1588 时间 信 息 ;并 从 接 入 层 ONU-1 的 业 务 接 口 输 出 到 时 间 分析仪。

步骤 2 配置 端到端线路 上的承载设备开启 BC方式传送时间同步信号,启用 BMC 算法,截图并记录结果。

步 骤 3 通 过 时 间 分 析仪 测 试 ONU-1 设 备 业 务 接 口的 时 间 输 出 信 号 精 度 ,测 试 时 间 12 h 并 记 录 数 据 ;截 图 并记录结果。

步骤 4 配置基站从业务口获取时间信息,观察基站跟踪状态。

测 试 结 果 :时 间 平 均 误 差 为 35.6 ns。

4.3.3 空口同步方案验证

预置条件如下。

· 已有基站通过外接 GPS 同步信号实现同步状态,处于正常工作状态,并有小区信号覆盖至测试皮基站覆盖范围。

·测试皮基站配置为空口同步模式。

·信号检测仪表处于正常工作状态。测试步骤如下。

步骤 1 配置已有基站为 D 频段,皮基站为 E频段。

步骤2 测试1台皮基站加电开机,开始空口同步过程。

步骤3 信号检测仪表同时检测到主基站的同步信息及测试皮基站的同步信息。

步骤4 配置已有基站为E频段,皮基站为E频段;重复步骤 1~步骤 3。

测试结果:皮基站可以 通过监听主基站 PSS/SSS,获得主基站的同步信息并保持同步状态;通过仪表观察,测试皮基站的同步信息与主基站的同步信息始终保持一致。

4.3.4 GPS 同步方案验证

预置条件如下。

· 已有基站通过外接 GPS 同步信号实现同步状态,处于正常工作状态,并有小区信号覆盖至测试皮小区覆盖范围。

·测试皮基站配置为空口同步模式。

·信号检测仪表处于正常工作状态。测试步骤如下。

步骤 1 配置已有基站为 D 频段,皮基站为 E频段。

步骤 2 测试 1台皮基站加电开机,开始空口同步过程。

步骤3 信号检测仪表同时检测到主基站的同步信息及测试皮基站的同步信息。

步骤4 配置已有基站为E频段,皮基站为E频段;重复上述过程。

测 试 结 果 :皮 基 站 可 以 通 过 监 听 主 基 站 PSS/SSS,获得主基站的同步信息并保持同步状态;通过仪表观察,测试皮基站的同步信息与主基站的同步信息始终保持一致。

4.4 业务测试结果

4种承载方案均支持小基站的自启动;均可支持宏基站与小基站之间、小基站与小基站之间的业务切换;均可支 持 注 册 到 小 基 站 的 UE(user equipment,用 户 设 备 )通 过VoLTE(voice over LTE)方 式 进 行 正 常 语 音 通 话 。

5 TD-LTE 小基站回传承载方案对比

通 过 分 析 及 测 试 验 证 ,TD-LTE 小 基 站 4 种 回 传 承 载方案均可满足小基站业务需求,但承载的效能性、安全性、智能性不尽相同。

(1)高效性对比

二层 承 载 PON 较 PTN 更高 效 ,PON 采 用 点 到 多 点 的拓扑结构,非常适合分布零散、位置不可预测的小基站的回传;PON 中 OLT 和 ONU 的设备成本低;对于 PON 承载LTE 小基站回传业务只需要在光交接箱设置分光点,安装光分路器即可,改造量小,光缆建设成本低。二层承载采用PON 较 PTN 可节约设备投资 70%,线路投资 50%。

三层承载 CMNet较 PTN 更高效,CMNet承载方案可不部署 DHCP 服务器,实现简单;TD-LTE 小基站分布零散、可规划性较差,三层采用 PTN 会增加现有宏基站回传网络规划的复杂性;采用 CMNet承载较 PTN,可节约设备投资。

因此,PON+CMNet的承载方案投资效益最高,实现最为简单。

(2)安全性对比

PON、PTN、CMNet的保护技术与现网相同,现网验证4 种 承 载 方 案 的 保 护 倒 换 时 间 均 在 50 ms 之 内 ,符 合 电信 级 保 护 倒 换 要 求 。采 用 PON/PTN+PTN 的 承 载 方 案 ,L3PTN 需与 CMNet互联 ,引 入 较大的安 全 风 险,安全 性 不如 PON/PTN+CMNet的承载方案。

因此,PON+CMNet与 PTN+CMNet的承载方式在安全性上优于 PON+PTN 及 PTN 端到端的承载方式。

(3)智能性对比

4种承载方案均能够在各类场景应用情形下实现自启 动 功 能 , 但 PON+PTN 及 PTN 端 到 端 方 案 需 要 部 署DHCP 服务器。

综上,对于部署在 PON 覆盖区域的 TD-LTE 小基 站,原则上采用 PON+CMNet回传承载方案。对于小基站部署场景不具备 PON 但有 PTN 资源的场景宜采用 PTN+CMNet回传承载方案。原则上不推荐使用 PON/PTN+PTN 的承载方案。

6 结束语

TD-LTE 小基站建设比较灵活,对地址 要求比 较 低 ,可以扩展覆盖范围和加大网络容量、提升用户感知,在繁忙地区,小基站可以帮助宏基站 进行分流,然而当前 TD-LTE小基站面临的主要障碍是小基站的传输承载解决方案。因此本文对小基站的自启动功能,小基站组网方案的安全性和高效性进行研究。在承载网络中部署具有 DHCP 功能 的 服 务 器 、小 基 站 的 初 始 化 服 务 器 (HEMS)及 DNS 服务器即可实现多厂商场景下的自启动功能。同时本文提出 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端 到 端 4 种小基站回传承载方案,并在现网进行测试,得出 PON+ CMNet的承载 方案在高效性、安全性方面优于其他 3 种承载方案,为中国移动部署小基站组网提供了参考。

[1] 苏 雄 生.LTE 小 基 站 建 设 策 略 探 讨 [J]. 电 信 快 报 ,2014(10):13-16. SU X S.Research on the constructions of strategy of small cell[J]. Telecommunications Information,2014(10):13-16.

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Backhaul carrying scheme of TD-LTE microcell base station

QIN Xiaoxia1,WANG Chen2,QIAO Di2
1.China Mobile Group Guangxi Co.,Ltd.,Nanning 530028,China 2.China Mobile Group Design Institute Co.,Ltd.,Beijing 100080,China

The deployment scenario,coverage strategy and site assignment of TD-LTE microcell base station (MiBS)are different from macrocell base station (MaBS).Using PTN backhaul network of traditional MaBS to carry TD-LTE MiBS will face three challenges:low network performance,poor security and low intelligence.How to build an efficient,safe and intelligent backhaul network solution for MiBS was investigated.Based on China Mobile’s current network,PON+CMNet,PTN+CMNet,PON+PTN,PTN end-to-end four kinds of small cell backhaul network solutions were proposed and furtherly tested and verified.The result shows that 4 solutions all satisfy the communication business requirements of MiBS.In particular,PON+CMNet solution is better than the others in terms of network security,intelligence and efficiency.

TD-LTE microcell base station,efficiency,security,intelligence,PON,CMNet

TN913

:A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016121

覃晓霞(1973-),女,中国移动通信集团广西有限公司工程师、传输初级专家,主要研究方向为小基站回传承载。

王晨(1987-),男,中国移动通信集团设计院有限公司工程师、高级咨询专家,主要研究方向为小基站回传承载。

乔迪(1990-),男,中国移动通信集团设计院有限公司助理工程师、助理咨询专家,主要研究方向为小基站回传承载。

2016-01-13;

2016-04-05

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