微小基站的传输接入规划及建设方案探讨*

喻　敏，项　晖

(1.中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，广东 中山 528400；2.湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙 410000)



微小基站的传输接入规划及建设方案探讨*

喻敏1，项晖2

(1.中国移动通信集团广东有限公司中山分公司，广东 中山 528400；2.湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙 410000)

摘要：相比于宏基站，LTE微小基站由于具有部署简单、组网灵活、维护方便以及功耗低等突出优势，在未来将得到广泛应用。与此同时，微小基站还具有高密度及大规模部署的特点，如采用传统的基站传输接入建设方案，将会对接入光缆、网络容量、设备端口等带来重大压力。通过分析微小基站的传输接入需求，针对性地提出了三种微小基站的传输接入规划及建设方案，并在网络部署成本和承载品质等方面分别对各方案的优劣势进行了对比分析和探讨。

关键词：小基站;传输接入;PTN;IP RAN;PON

0引言

随着4G网络的大规模商用，移动通信网络正在经历从广度覆盖向深度覆盖、从轻载网向重载网的重大转变。当前，基站和密集选址问题已日渐成为无线宏基站建设的重要阻碍，而微小基站因其体积小、重量轻、对工程建设环境要求低，易于解决工程建设、物业协调等方面的问题[1]，为实现网络进一步“深度”和“厚度”覆盖提供了可能。同时微小基站功耗低，符合绿色节能的发展趋势，能够满足通信运营企业对节能降耗的需求。因此，在未来的LTE网络部署中，微小基站将得到广泛应用和部署，以加强对传统宏站覆盖的区域进行优化和覆盖。

微小基站由于覆盖范围有限，具有高密度部署的特点，其设备数量可能达到宏基站的十倍之多[2]。如果仍然采用传统的基站传输接入网络对微小基站进行承载，承载网络的接入光缆、网络容量、设备端口等方面将面临巨大的压力。

1微小基站部署需求

根据功率与覆盖能力的不同，微小基站可分为微站、皮站、飞站三大类，如表1所示。

表1　微小基站分类

目前微小基站的主要应用应用场景有：

(1)在宏覆盖中使用，主要用于增加网络容量及提高边缘速率，例如可部署在城市中的热点区域。

(2)在宏覆盖外使用，主要用于覆盖“补盲”，例如可部署在郊区的部分热点区域。

(3)在室内使用，主要用于室内覆盖，例如可部署在办公场所和家庭。

微小基站的突出优势是工程实施简单、对站址要求低、组网灵活、能耗和部署成本低等。要充分发挥微小基站的优势，就要求其传输接入设备、回传网络也必须适应微小基站的这些突出特点。因而，微小基站对于传输接入网络具有特定的要求。不同应用场景下，微小基站对无线网及传输和配套的建设要求具体如表2所示。

表2　微小基站建设需求

2微小基站传输接入方案

2.1PTN/IP RAN网络承载方案

当前，各通信运营企业的基站传输网络主要采用PTN/IP RAN技术，利用光纤组成环形等网络，提供大容量、高安全性的承载性能。随着微小基站的广泛应用，站点覆盖范围小而覆盖密度越来越大，必然要求建设低成本、深度覆盖的传输承载网络。为降低组网成本，各通讯设备厂商已相继推出小型化PTN/IP RAN设备，通过星型组网方式，为微小基站提供不亚于宏基站的传输承载品质，同时更好地兼顾网络建设的经济性。

如图1所示，利用PTN/IP RAN网络承载方案，具体可分为新增小型化PTN/IP RAN设备和利旧现网PTN/IP RAN资源两种方式：

(1)新增小型化PTN/IP RAN设备，微小基站通过小型化PTN/IP RAN设备与原有宏基站接入环的PTN/IP RAN设备对接，经PTN/IP RAN网络连接至EPC，小型化PTN/IP RAN设备采用星型组网方式。

(2)利旧现网PTN/IP RAN资源，微小基站通过光纤拉远的方式与接入环PTN/IP RAN设备端口直连，快速完成站点接入。

PTN/IP RAN网络承载方案优劣势分析：

1)方案优势

(1)组网方式、业务配置、IP和VLAN规划等与现网宏基站业务方案相同，端到端可管控，安全性较高。

(2)上下行带宽对称，可保障基站带宽及用户体验一致。

2)方案劣势

(1)对于新址微小基站，需考虑接入设备及管道、光缆等的建设，成本仍可能相对较高。

(2)随着小基站接入数量的大规模增加，将对现网接入光缆、网络容量、设备端口造成一定压力。

图1　PTN/IP RAN网络承载方案

2.2PON网络承载方案

在各通信运营商纷纷大规模开展全业务运营的大背景下，基于PON技术的宽带接入网已经大规模海量部署，光纤已经非常密集的向用户侧深度延伸，覆盖地区与楼宇等与微小基站的深度覆盖非常吻合。同时，PON网络技术经过多年技术发展和演进，已经具备综合承载多种业务的能力[3]。微小基站通过PON网络接入，可以节约大量的管线基础资源，同时可极大降低工程成本和实施难度。

如图2所示，微小基站通过ONU就近连接到分光器的空闲端口，接入现网OLT设备，回传业务由城域网承载，通过安全网关后接入核心网。

图2　PON网络承载方案

PON网络承载方案优劣势分析：

1)方案优势

(1)建设和运维成本低，能充分利用PON网络建设中已有的光缆、局房等基础设施和资源。

(2)地理分布和网络拓扑的适配性好，小基站的覆盖区域通常也是PON网络覆盖的区域，且PON 网络采用点到多点的拓扑结构，非常适合分布零散、位置不可预测的微小基站的传输接入。

(3)工程实施难度低、效率高，PON网络可以采用终端放装模式，在基站安装完成后放装ONU并开通即可，具有部署灵活和高效的优势。

2)方案劣势

(1)现网的ONU设备及部分OLT设备无法提供网络同步信号，需经过软件/硬件升级后增加支持频率同步功能。

(2)PON网络不具备端到端运维能力，安全性较低，且PON承载上下行带宽不对称。

(3)PON网络的封闭性较差，需要部署微小基站接入安全网关。

2.3PTN/IP RAN+PON网络承载方案

微小基站通过ONU设备连接到现网OLT(可建设微小基站专用OLT)，微小基站回传业务通过OLT直接上联或经汇聚交换机收敛后上联到现网PTN/IP RAN设备。通过规划专用于移动回传业务的VLAN，实现小基站回传业务与固网宽带业务的综合承载和逻辑隔离，如图3所示。

图3　PTN/IP RAN+PON网络承载方案

PTN/IP RAN+PON网络承载方案优劣势分析：

1)方案优势

可充分利用PON网络建设中形成的光缆、局房等基础设施资源，节约网络建设成本。

2)方案劣势

小基站业务需分为PTN/IP RAN网络和PON两个网络进行维护，增加了维护难度，同时不具备端到端运维能力，安全性较低。

2.4微小基站接入承载方案可行性分析

微小基站直接采用PTN/IP RAN网络接入时，将对接入光缆、网络容量、设备端口造成一定压力，同时，随着微小基站的大量增多，对PTN/IP RAN核心节点的OAM、APS保护、PW/Tunnel等的消耗也会增加，现有PTN网络将面临较大的承载压力。

微小基站通过PON网络接入时，城域网的数据安全存在风险，需要引入安全网关(SeGW)及接入网关(AG)设备。微小基站经由城域网到核心网的端到端链路打通较困难，需涉及到通信运营企业多个职能部门的分工合作，且现网安全网关均部署在EPC核心节点，微小基站的规模部署必然也会增加集中管理维护的压力。

当前宽带城域网现网设备不保证支持1588v2(包括IP设备和PON设备)，如果需要用1588v2实现网络同步，则需对城域网的硬件和软件进行升级改造。否则，微小基站则只能通过GPS保证同步。

微小基站采用PON网络承载方案，还需进一步完善解决在宏/微切换，VoLTE业务部署、端到端运维、网络和性能监控、传送质量以及带宽保障等方面存在的多个问题。

3微小基站接入方案工程应用场景

基于各自的技术特点，微小基站的三种传输接入方案分别适用于不同的建设场景。以广东省中山市为例，城区分布有大型商业综合体、住宅小区、学校、工业园区、城中村等各类场景区域，开展小基站的传输接入建设时，需要结合场景内小基站的部署规模以及现网基站接入网络和PON网络的情况，综合选择小基站的传输接入方案，如图4所示。

图4　微小基站接入方案工程应用场景

(1)PTN/IP RAN网络承载方案适用于小基站还未大规模部署，周边基站的PTN/IP RAN设备端口和接入光缆纤芯相对较充足的建设场景，从而避免了小基站对现网PTN/IP RAN网络的网络容量、设备端口及接入光缆纤芯产生冲击。

(2)通过对PON网络进行升级改造，使其支持频率同步和端到端运维能力后，小基站的PON网络承载方案非常适合于小基站已经大规模成片部署的城市区域，例如大型商场、写字楼等，通过充分利用空闲的PON网络端口，可以以极小的建设部署成本实现小基站的大规模、快速入网。

(3)PTN/IP RAN+PON网络承载方案适用于小基站小规模部署时期，周边基站的PTN/IP RAN设备端口和接入光缆纤芯紧张的建设场景，依托PTN/IP RAN网络的高可靠传输承载品质和PON网络充足的端口和接入纤芯资源，实现网络资源的综合互补利用。

4结语

在目前的技术能力和产业环境下，上述几种微小基站的传输接入方案在建设和维护成本、网络质量和安全、工程实施难易度等方面，分别呈现出了各自的优势和不足，具体网络部署还需进行综合权衡选择。在移动大宽带化的趋势下，无线基站的回传承载网络实现统一端到端运维和业务部署，将会成为通信运营企业未来的最佳选择。为此，还需要各通信设备厂商和通信运营企业积极探索，加快实现固定和移动网络的融合，从而在满足网络品质的同时大大降低运营商的CAPEX。

参考文献：

[1]李璐. 破选址难题 小基站成4G深度覆盖首选[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]马宁.不同部署场景下小基站回传技术选择[J].电信技术,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]吴轩亮. 城域网EPON承载IP基站回传的研究[J]. 通信技术, 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

中图分类号：TN913

文献标志码：A

文章编号：1002-0802(2016)04-0492-04

作者简介：

喻敏(1964—)，男，学士，高级工程师，主要研究方向为传送网和接入网规划设计和管理;

项晖(1978—)，男，学士，高级工程师，主要研究方向为传送网和数据网规划设计。