PON网络开通4G小基站

◆郝超仁

（中国联合网络通信有限公司呼和浩特市分公司 内蒙古 010000）

1 实施背景

（1）基站深度覆盖需求

4G基站的广覆盖建设已接近尾声，深度覆盖、网络优化成为下一步工作重点。小基站在运用中具有安装灵活、工期迅速、维护便捷的特点，在“补盲补热”的场景中有广泛的应用，未来5G高频部署更是不可缺少。但是在实际运用中，由于小基站的不确定性，要求回传网络更加灵活。受到现网中传输资源限制，最后100米接入成为小基站入网瓶颈。

（2）PON全光网络广覆盖

呼市联通全光网络已经建成，PON网络已覆盖到市区、乡村各个角落，特别是商务楼宇、住宅小区等无线网需要深度覆盖的目标区域。同时PON接入网的点到多点的海量光纤和末端分光点与小基站的部署需求基本吻合，利用PON网络可实现低成本快速接入和单站1Gbps（GPON）的接入带宽。

在此背景下，2019年网络优化网格、移动网建设网格、数据维护网格在市区范围内尝试使用固网接入层PON网络开通4G小基站。

2 PON网络回传小基站可行性分析

小基站主要用于局部“补盲”和热点分流，可放置在室内/室外，安装方式多样，具有小巧轻便，易于安装的特性。小基站具有分散性和不确定性，因此小基站对回传网络主要有以下几点要求：

（1）小基站传输接入应采用常见、易实现、可广泛应用的方式；

（2）小基站带有GPS天线，回传的“承载网”可以不提供时钟同步功能，利用GPS功能实现时钟同步即可；

（3）移动网用户有高速率、大带宽的传输需求，基站的接入设备也要具有提供高速传输的能力；

（4）作为基础通信网络的一部分，小基站的传输回传必须是安全可靠的；

根据小基站接入工作的各项要求，结合PON网络的特点进行分析。PON网络已经基本实现城区“广覆盖”，如果需要接入基站只需增加小段光皮线或网线即可；本次采用的ONU设备，体积、功耗要求很低，同时ONU设备可提供最大100Mb/s的下行端口，可以满足小基站的承载速率要求；PON网络能够提供监控本端、对端设备及端口的运行状态、链路通断、带宽利用率、丢包数以及链路负载状况等多种安全保障措施。同时提供eLTE业务路径诊断功能，针对指定的无线承载业务路径设置Ping检测参数和告警阈值，通过IP PING方式检测业务路径上各区段的连通性、丢包率、抖动、延时、信号强弱等性能指标，并以以图形、图表方式呈现，可直观的了解网络的运行健康情况，对网络部署及业务的调整提供决策依据。

综上所述利用PON网络回传小基站是科学、可行的。

3 组网方案

PON网络承载微基站回传，在接入现有OLT和ODN网络，从末端ONU引出网线连接小基站，在核心“侧采用”城域网承载方案。

3.1 接入“侧组网”

基站使用网线接入平安城市的ONU端口，ONU为基站提供100M带宽。ONU将使用vlan转换的方式将基站固定使用的vlan1000和2000转换为规划vlan，并上传给汇聚交换机。

3.2 安全方案

PON网络具有比较完善的VLAN功能，通过划分VLAN进行多业务隔离，实现业务流分类、优先级标记、队列调度、缓存管理、拥塞控制，为基站回传业务提供虚拟专用通道保障。

3.3 数据规划

（1）VLAN：对于PON网络，根据现有网络交换机的VLAN资源，规划vlan1000-1100用于4G业务使用，vlan2000-2100用于基站管理使用，实现对不同业务QoS的管理。

（2）IP地址：本方案小基站的IP地址仍采用4G预留“私网”地址。

LTE小基站规划见表1。

表1 LTE小基站规划表

4 分析总结

4.1 适用场景

在PON网络已覆盖区域，使用PON回传小基站建设成本相对较低、节约纤芯资源、施工难度小，可以满足小基站业务低成本、快速开通的需求。

考虑PON网络回传小基站在时延、安全性、“运维”能力等方面存在不足之处，IPRAN接入仍应作为小基站回传主要方式。但在新建光缆难度大、建设成本高、市场要求快速开通等场景下，可考虑采用PON回传小基站业务，作为小基站回传的临时解决方案或重要补充手段（表2）。

表2 PON网络回传小基站适用场景

4.2 优势分析

提升网络效能。深度覆盖的目标区域（住宅区、商业区），也是宽带用户聚焦区域，宽带资源充裕，便于为小基站提供回传网络。采用PON网络承载小基站回传业务可充分发挥FTTH网络建设中已有的ODN网络、接入网点等基础设施资源的网络效能，有效提升端口实占率。

节省光纤资源。相比传统点到点拓扑组网结构，PON网络采用点到多点的分光拓扑结构。这种组网方式与组网灵活、位置不可预测的小基站结构相适应。同时使用分光的ODN网络可以节省光缆资源，小基站的密度越高，节省的主干光缆量越大。

部署简单快速。ODN分光点遍布小区、楼宇、街道、乡村，宽带网络到位区域，简单敷设光皮线或网线即可接入。

低成本超高带宽接入。PON网络可低成本提供千兆甚至万兆接入能力，满足基站带宽需求。

4.3 存在问题

（1）网络可靠性不高：无节点保护，无法解决单点失效风险；链路保护要进行“现网”的升级改造，保护倒换时间可能不满足<50ms的要求；

（2）组网稳定性差：ONU存在长发光隐患，影响同一PON口下基站业务；

（3）不具备端到端“运维”：不具备端到端“运维”能力，基站业务性能无法做端到端监控；

（4）配置复杂度：基站的IP、VLAN必须统一规划，由于PON网络的VLAN已被宽带业务、视频及各类专线占用，剩余可用VLAN资源较少，且可能与现有基站VLAN规划冲突。

4.4 其他建议

在OLT专业“网管”内，可将开通小基站的ONU设置为重要网元，从而出现异常时能够及时发现故障；

当小基站分布较密集时，不易采用高密度的ONU设备接入（如24口ONU设备），应采用FTTH型ONU接入。

在PON网络未覆盖区域或采用PON网络接入成本过高时，考虑采用传统IPRAN方式接入。

5 结语

随着5G时代的到来，小基站业务量将不断增长，部分业务密集的OLT、汇聚交换机上联带宽逐渐饱和，可发展提升上联带宽。小基站应用的普及，对“承载网”提出了全新的需求。“承载网”需要进一步积累建设运营经验，完善小基站承载的网络架构，从而适应工程建设的需要，提升端到端的客户实际体验。