PON已完全具备承载Small Cell回传能力

中国移动设计院 | 齐志刚 常贺

华信邮电咨询设计研究院 | 穆海燕

PON已完全具备承载Small Cell回传能力

中国移动设计院 | 齐志刚 常贺

华信邮电咨询设计研究院 | 穆海燕

PON 网络不仅可用于2/3G小基站的回传，也可以用于LTE基站的回传，当然还可用于同一站点同时存在的2/3G/LTE小基站的回传，并且基站业务回传到交换网络存在两种可行的模式。

随着LTE的快速部署，小基站的应用得到进一步的推广。由于小基站体积小、造价低，装机条件简易，传统基站接入采用的SDH/PTN/IP RAN等设备体积大，装机条件和建设运营成本都较高，往往不合适，因此如何安全可靠低成本地解决小基站的回传就成为一个值得研究的问题。与此同时，为满足家庭宽带、小型集团客户的互联网接入需求，各大运营商都已经或正在建设覆盖各个城市乃至乡镇的PON网络。

PON承载小基站的可行性分析

小基站的突出优势是发射功率小、对站址要求低、工程实施简单、设置灵活、成本低、频谱利用率高等，要充分发挥小基站的优势，使得小基站能够得到广泛应用，就要求其接入设备、回传网络也必须适应小基站的这些突出特点。因而，小基站对于传输接入具有特定的要求。

第一，接入设备必须符合小型化、低成本、简易装机的要求；

第二，为满足3G、LTE小基站用户的高速数据传输需求，小基站的传输接入也要求具有高速率，当然，由于覆盖用户相对较少，接入速率可以比相应宏基站适当降低；

第三，小基站往往不安装专门的同步设备，要求传输接入网提供同步信号，根据3GPP标准，时间同步的精度要优于±3μs，因此基站与基准时钟时间同步的精度要优于±1.5μs；

第四，作为运营级通信网络的一部分，小基站的传输回传必须是安全可靠的；

第五，为满足小基站较大范围内的应用推广，小基站的传输接入应采用常见、易实现、可广泛应用的方式。

下面根据PON网络的特点针对小基站接入的各项要求进行分析。

1.装机条件：小型ONU的体积、功耗和取电要求与家用路由器差不多，装机条件要求很低，因此在具备小基站装机条件的场所均可以安装ONU实现PON网络接入。

2.成本：PON网络的建设成本包括OLT、ODN和ONU的费用，由于各大运营商的PON网络已经覆盖城区绝大部分区域，通常只需要针对小基站增加小段引接光缆和4口以下的小型ONU即可，而一个小型ONU只有几百元，整体建设和维护成本相当低。

3.速率：ONU下行提供FE接口，支持最高速率可达100Mbit/s。单个ONU平均传输速率可达28Mbit/s，启用QoS功能后，可提供数十乃至百兆的速率，满足小基站的承载需求。另外，如果考虑即将商用的10G PON技术，单个ONU传输速率可提升至百兆以上，完全可以满足LTE小基站甚至是宏基站的承载速率要求。

4.同步：PON网络支持线路时钟、自适应时钟、IEEE 1588v2报文恢复时钟等多种时钟同步方式及NTP，可以提供高精确度的时钟、时间同步。

5.安全可靠性：PON网络能够提供诸如数据加密、基于IP地址/端口/协议类型/MAC地址/源路由选型的多种类型报文过滤、基于ACL的允许/禁止访问控制、MAC地址静态绑定、防DoS攻击、防IP攻击、防ICMP攻击、防火墙和IP黑名单等多种系统级安全保障措施和诸如对用户的二层隔离和受控互访、支持全局和VLAN控制的PITP等用户级安全保障措施。

图1 PON网络用于LTE小基站回传（模式二）

PON在小基站回传网络中的组网

从上面的分析可以看出，PON网络非常适用于小基站的接入，下面对PON网络在2/3G/LTE小基站回传中具体如何组网、实现业务承载进行研究。

PON在2/3G小基站回传网络中的组网

对于基站回传网络来说，2G、3G网络架构、业务流向类似，均为从基站到交换侧的汇聚型业务，不同之处在于：

1.基站侧接口不同，2G基站通常采用E1接口，3G基站通常采用FE接口；

2.交换侧连接设备不同，2G基站连接BSC设备，3G基站连接RNC设备。

根据基站业务从何处汇入城域传输网络，PON网络用于基站回传时存在如下三种组网模式。

模式一：OLT新增上联城域传输网汇聚层链路，基站业务从OLT上联接口汇入城域传输网，经现有城域传输网汇聚层、骨干层、核心层进入交换网络；

模式二：城域数据网新增连接城域传输网核心层设备链路，所有基站业务经城域数据网汇聚后通过城域传输网核心设备进入交换网络，需增加网关设备实现对小基站业务的汇聚及城域数据网和城域传输网的安全隔离；

模式三：城域数据网核心设备直接连接交换侧设备，要求交换设备新增与城域数据网核心设备连接端口，并且对交换侧网络安全影响较大，考虑这两个重大缺点，这种模式不具现实意义，因此不进行讨论。

至于基站同步信号，ONU可以利用PON网络的时钟和时间同步机制通过1pps+TOD接口或1588v2信息为基站提供符合3GPP标准要求的时钟和时间同步信息。

PON在LTE小基站回传中的组网

LTE网络由于网络结构的扁平化，消除了BSC/ RNC设备，除了S1接口基站到核心网的汇聚型业务外，还新增了X2接口实现邻近基站之间的连接。由于OLT可以直接支持三层路由功能，同一OLT下挂的小基站可以直接在OLT实现互通，无需进入城域数据网或城域传输网，组网结构及业务流向如图1所示。

PON 网络不仅可用于2/3G小基站的回传，也可以用于LTE基站的回传，当然还可用于同一站点同时存在的2/3G/LTE小基站的回传，并且基站业务回传到交换网络存在两种可行的模式。当基站业务带宽保障和安全性要求较高、下挂基站的OLT数量较少时，适宜采用模式一；在下挂基站的OLT数量较多并且城域数据网负荷不高、QoS和安全防范措施较好的情况下采用模式二更适合。