覃曉霞，王晨，喬迪

（1.中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司， 廣西 南寧 530028；2.中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE 小基站回傳承載方案

覃曉霞1，王晨2，喬迪2

（1.中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司， 廣西 南寧 530028；2.中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司，北京 100080）

TD-LTE 小基站的部署場景、覆蓋策略與傳統(tǒng)宏基站不 同，站址的規(guī)劃也與宏基站有較大區(qū)別，采 用傳統(tǒng)宏基站 PTN 回傳網(wǎng)絡(luò)承載 TD-LTE 小基站將面臨 三大難題：網(wǎng)絡(luò)效能低、安全性差、智能性低。 對如 何建設(shè)高 效 、 安 全 、 智 能 的 小 基 站 回 傳 網(wǎng) 絡(luò) 進(jìn) 行 了 研 究 ， 結(jié) 合 中 國 移 動 網(wǎng) 絡(luò) 現(xiàn) 狀 ， 提 出 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端到端 4 種小基站回傳承載方案，并對這 4 種方案進(jìn)行了現(xiàn) 網(wǎng)測試驗證 。 驗證表 明，4 種承載方案均滿足小基站通信業(yè)務(wù) 需求，采 用 PON+CMNet承載方案在安全性 、智能性、高效 性上 優(yōu)于另外 3 種 承載方案。

TD-LTE 小基站；高效；安全；智能；PON；CMNet

1 引言

中國移動通信集團(tuán)總部明確 2015 年要 通過“做廣、做深、做厚”實現(xiàn)“三領(lǐng)先、一確?！保蛟?4G 精品網(wǎng)絡(luò)。小型基站是低功率的無線接入節(jié)點，它包含了飛蜂窩（femtocell）、皮 蜂 窩 （picocell）、微 蜂 窩 （microcell）和 宏 蜂 窩（metrocell）等 技 術(shù) 。小 型 基 站 的 體 積 小 、靈 活 易 部 署 ，它 可以 覆 蓋 小 至 10 m 的 室 內(nèi) 空 間 或 大 至 2 km 的 野 外 。中 國 移動 4G 小 基 站 是 指 單 載 波 （20 MHz 帶 寬 ）功 率 在 500 mW以 下 ，集 成 了 BBU （building base band unit，基 帶 處 理 單元 ）、RRU （radio remote unit，射 頻 拉 遠(yuǎn) 模 塊 ）、天 線 的 一 體化基站，即一體化的皮基站和飛基站兩類。小型基站主要用來擴(kuò)展覆蓋范圍和加大網(wǎng)絡(luò)容量、提升用戶感知。 隨著無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量的迅速增長，在越來越復(fù)雜的無線應(yīng)用環(huán)境中，如何做好用戶覆蓋，滿足如此快增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求成為焦點。在密集城市環(huán)境下提供良好的無線覆蓋，需要做到宏微集合、立體組網(wǎng)，即宏基站和小基站相結(jié)合，宏基站負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，小基站負(fù)責(zé)覆蓋補(bǔ)盲，完善網(wǎng)絡(luò)覆蓋和數(shù)據(jù)熱點吸收。

鑒 于 TD-LTE （time division long term evolution，分 時 長期演進(jìn)）小基站的部署場景、覆蓋策略與傳統(tǒng)宏基站不同，站址的規(guī)劃也與宏基站有較大的區(qū)別，采用傳統(tǒng)宏基站PTN （packet transport network，分 組 傳 送 網(wǎng) ）回 傳 網(wǎng) 絡(luò) 承 載TD-LTE 小基站將面臨網(wǎng)絡(luò)效能低、安 全性差、智能性低三大難題，具體如下。

· 現(xiàn)網(wǎng) PTN 設(shè) 備 能 力不足，隨 著無規(guī)則 分 布 的 小 基站數(shù)量增多，將對 PTN 帶來巨大沖擊。對 PTN 末端接入纖芯需求大、組網(wǎng)復(fù)雜、效益低，對建設(shè)、維護(hù)造成巨大壓力。

· 中國移動自 2013 年大規(guī)模建設(shè) TD-LTE 基站以來，傳統(tǒng)宏基站的開站需要人工參與完成參數(shù)配置，實現(xiàn)基站開啟，主要包括設(shè)備參數(shù)的配置、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置以及傳輸參數(shù)的配置等。這一部分的配置工作對人員的技術(shù)水平有一定要求，無法依賴普通施工人員操作，且配置工作量較大，容易出錯。根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，小基站可能部署在樓道甚至用戶家中，需實現(xiàn)即插即用功能，達(dá)到快速靈活部署的目的，并且考慮到小基站的家庭、小企業(yè)、營業(yè)廳、超市等應(yīng)用場景，需小基站在客戶斷電后能再次自啟動，現(xiàn)有的回傳網(wǎng)絡(luò)無法滿足需求。

· 有別于傳統(tǒng)宏基站，小基站可部署于樓道甚至用戶家中，有受網(wǎng)絡(luò)攻擊的風(fēng)險。因此，需要部署小基站網(wǎng)關(guān)，提高網(wǎng)絡(luò)安全性。此外，還需驗證承載網(wǎng)絡(luò)保護(hù)技術(shù)是否能滿足安全需求。

因 此 ，建 設(shè)一張高 效 、安 全 、智能 的 TD-LTE 小 基 站 回傳網(wǎng)絡(luò)，以滿足中國移動 4G 業(yè)務(wù)發(fā)展需求，尤為重要。

2 TD-LTE 小基站回傳承載網(wǎng)絡(luò)

2.1 高效的承載網(wǎng)絡(luò)

TD-LTE 小 基 站 的 承 載 需 滿 足 X2 及 S1_flex 的 需 求 ，因此 TD-LTE 小基 站 的 承載網(wǎng) 絡(luò) 仍 需采用 “二 層網(wǎng)絡(luò)+三層 網(wǎng) 絡(luò) ”的 結(jié) 構(gòu) ，中 國 移 動 目 前 已 有 PON （passive optical network， 無 源 光 纖 網(wǎng) 絡(luò) ）、PTN、CMNet （China Mobile internet，中 國 移 動 互 聯(lián) 網(wǎng) ）等 多 種 承 載 手 段 ，采 用 何 種 承 載方案最高效值得研究。

· 二 層 網(wǎng)絡(luò)若采 用 PTN 末 端 接入小基 站，不 僅 建 設(shè)困難，且建設(shè)成本較高，若采用 PON，則可提高網(wǎng)絡(luò)效能及效益。

· 三層網(wǎng)絡(luò)若采用 PTN，需要和宏基站一起規(guī)劃，規(guī)劃難度大，若采用 CMNet可提高效能。但實現(xiàn)是否簡單，傳輸質(zhì)量是否滿足需要驗證。

因 此 ，需 要 針 對 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端 到 端 4 種 承 載 方案 進(jìn) 行 現(xiàn) 網(wǎng) 驗 證 ，研究 最 高 效 的TD-LTE 小基站承載方案。

2.2 安全的承載網(wǎng)絡(luò)

根據(jù)中國移動通信集團(tuán)公司 TD-LTE 小基站的 建設(shè)安排，各省將統(tǒng)一部署小基站安全網(wǎng)關(guān)，對小基站設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證，防止非法小基站的接入，監(jiān)聽用戶通信內(nèi)容，避免非法 設(shè) 備 對 核 心 網(wǎng) 進(jìn) 行 DoS（denial of service， 拒 絕 服 務(wù) ）攻擊，提高網(wǎng)絡(luò)安全性?？紤]到小基站網(wǎng)關(guān)設(shè)備端口少、流量不 大 、EPC（evolved packet core，分 組 核 心 系 統(tǒng) ）數(shù) 量 較 多 、EPC 需 要 組 pool情 況 下 ，本 文 提 出 新 增 一 對 L3 PTN 設(shè) 備與小基站網(wǎng)關(guān)對接，通 過 L3 PTN 連 接 至 所 有 EPC。

針 對 本 文 提 出 的 PON+CMNet、PTN 端 到 端 、PON+ PTN、PTN+CMNet 4 種 承 載 方 案 ，4 種 承 載 方 案 的 保 護(hù) 倒 換時 間 是 否 均 在 50 ms 以 內(nèi) ，符 合 電 信 級 保 護(hù) 倒 換 要 求 ，需現(xiàn)網(wǎng)驗證，詳見第 4節(jié)。

2.3 智能的承載網(wǎng)絡(luò)

TD-LTE 小基站 應(yīng)用于家庭、小企業(yè)、營業(yè)廳、超市等 ，需要快速靈活部署，無需任何現(xiàn)場人工干預(yù)，方便客戶靈活接入，因此承載網(wǎng)絡(luò)必須滿足小基站的自啟動功能需求。實現(xiàn)小基站自啟動功能，主要是實現(xiàn)小基站網(wǎng)管地址、MME （mobility management entity，移 動 管 理 節(jié) 點 功 能 ）地址 、端 口 號 、eNode ID 等 開 站 參 數(shù) 的 自 動 配 置 ，在 網(wǎng) 絡(luò) 部 署中 通 過 引 入 HEMS（high-level entity management system）高等級實體控制協(xié)議，實現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)管、安全網(wǎng)關(guān)等關(guān)鍵參數(shù)的自動下發(fā)。

2.3.1 單一廠商自啟動方案

承 載 網(wǎng) 絡(luò) 部 署 具 有 DHCP （dynamic host configuration protocol，動 態(tài) 主 機(jī) 配 置 協(xié) 議 ）功能的服務(wù)器、小 基 站 的 初 始化服務(wù)器可實現(xiàn)自啟動功能，若僅部署單一廠商的小基站及小基站網(wǎng)關(guān)，基站的自啟動業(yè)務(wù)流程如圖1所示。具體介紹如下。

（1）pico 廣 播 發(fā) 送 報 文 ，DHCP 服 務(wù) 器 分 配 IP（internet protocol，網(wǎng) 絡(luò) 之 間 互 連 的 協(xié) 議 ）地 址 ，pico 獲 取 IP 地 址 ，同時在報文內(nèi)獲取 HEMS 的 IP 地址。

（2）pico 使用第一步獲取的 IP 地址、HEMS 服務(wù)器地址，向 HEMS 發(fā)起通信。HEMS 下發(fā)軟件版本、配置文件、安全網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、SGW（serving gateway，服務(wù)網(wǎng)關(guān)）地址等信息。

（3）pico 使 用 第 一 步 獲 取 地 址 與 安 全 網(wǎng) 關(guān) 建 立 IPSec（Internet protocol security，Internet協(xié) 議 安 全 性 ）隧 道 ，隧 道建 立 完 成 后 ，安 全 網(wǎng) 關(guān) 給 pico 分配業(yè)務(wù)地址。

（4）pico 使 用 業(yè) 務(wù) 地 址 與 接 入 網(wǎng) 關(guān) 通 信 ， 外 層 封 裝IPSec，接入網(wǎng)關(guān)收到報文后，將報文的目的 IP 地址修改為MME，源 IP 地址修改為自己，發(fā)送給 MME。

（5）pico 使 用 業(yè)務(wù)地址與 SGW 通 信 ，外 層 封 裝 IPSec。

2.3.2 多廠商自啟動方案

在現(xiàn)網(wǎng)實際部署中，往往會出現(xiàn)多個廠商的一體化皮站接入需求，因此需部署多個廠商的 HEMS。而在單一廠商自啟動方案中，一體化皮基站從 DHCP 服務(wù) 器的回復(fù)報文中僅能得到一個 HEMS 地址，因此難以完成 基站的自啟動，對于上述方案應(yīng)進(jìn)行改進(jìn)。

改進(jìn)方案一：DHCP 服務(wù)器的回復(fù)報文中含有多個廠商 的 HEMS 的 IP 地 址 ，pico 通 過 輪 詢 的 方 式 依 次 訪 問 各個 HEMS，直至找到該廠商的 HEMS，完成初始化配置。后續(xù)流程與單一廠商方案相同。該方案需要所有廠商的皮基站均支持輪詢功能，目前推動較困難。

改進(jìn)方案二：DHCP 服務(wù)器回復(fù)報文中含有所有廠商HEMS 的地址，同時標(biāo)記好廠商信息，各廠商通過標(biāo)記信息獲取該廠商的 HEMS 地址，后續(xù)流程與單一 廠商方案相同。該方案需要所有廠商形成統(tǒng)一的標(biāo)識規(guī)范，目前推動較困難。

改進(jìn)方案三：各廠商在 一體化皮基站中預(yù)置 HEMS 的域 名 ，現(xiàn) 網(wǎng) 部 署 DNS（domain name system，域 名 系 統(tǒng) ）服 務(wù)器 ，DHCP 服 務(wù) 器 的 回 復(fù) 報 文 中 含 有 DNS 服 務(wù) 器 的 IP 地址 ，pico 通 過 訪 問 DNS 服 務(wù) 器 并 由 DNS 服 務(wù) 器 解 析 各 廠商 預(yù) 置 的 HEMS 域 名 ，得到該廠商 HEMS 的 IP 地 址 。再 以此地址為目的地址建立與 HEMS的連接，完成初始化配置。后續(xù)流程與單一廠商方案相同。該方案需要各廠商預(yù)置 相 應(yīng) 的 HEMS 的 域 名 ，且需部署 DNS 服 務(wù) 器 。

結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)的部署及方案的可實現(xiàn)性上，方案三更為簡單，更具操作性。

3 TD-LTE 小基站回傳承載組網(wǎng)方案

TD-LTE 小 基 站 承 載 組 網(wǎng) 方 案有 4 種 ，分 別 為 PON+ CMNet方 案、PTN+CMNet方案、PON+PTN 方案、PTN 端 到端方案。組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4 種承載方案是否均可滿 足 TD-LTE 小 基站的業(yè) 務(wù) 回傳需求，哪種方案更高效、更安全、更智能？首先分析每一種方案的業(yè)務(wù)流程。

（1）PON+CMNet方案

S1_U 業(yè) 務(wù) ：pico 發(fā) 送 報 文 到 ONU （optical network unit，光 網(wǎng) 絡(luò) 單 元 ），ONU 上 聯(lián) 到 OLT （optical line terminal，光 線 路 終 端 ），OLT 轉(zhuǎn) 發(fā) 2 層 VLAN （virtual local area network， 虛 擬 局 域 網(wǎng) ） 報 文 給 BRAS（broadband remote access server，寬 帶 遠(yuǎn) 程 接 入 服 務(wù) 器 ），BRAS 按 照 安 全 網(wǎng) 關(guān)地 址進(jìn) L3VPN 轉(zhuǎn) 發(fā)，安 全網(wǎng) 關(guān) 收 到 報文 后 ，解 裝 IPSec 隧道 ， 校 驗 ／解 密 報 文 ， 按 照 報 文 內(nèi) 層 目 的 IP 地 址 轉(zhuǎn) 發(fā) 給L3PTN，L3PTN 根據(jù)目的 IP 地 址 轉(zhuǎn)發(fā)給接 入 網(wǎng) 關(guān)或 SGW。BRAS 入 口 剝 掉 雙 層 VLAN，native IP 轉(zhuǎn) 發(fā) 到 CMNet出 口 ，native IP 轉(zhuǎn) 發(fā) 給 防 火 墻 、安 全 網(wǎng) 關(guān) 、PTN 落 地 設(shè) 備 按 native IP 轉(zhuǎn)發(fā)至 SGW。

圖1 單一廠商自啟動業(yè)務(wù)流程

圖2 4種承載方案的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

S1_C 業(yè) 務(wù) ：安 全 網(wǎng) 關(guān) 前 轉(zhuǎn) 發(fā) 流 程 與 S1_U 一 致 ，安 全網(wǎng) 關(guān) 解 除 IPSec 隧 道 封 裝 后 ，按 照 報 文 目 的 （接 入 網(wǎng) 關(guān) 地址）轉(zhuǎn)發(fā)給接入網(wǎng)關(guān)，接入網(wǎng)關(guān)把報文目的更換為 MME 轉(zhuǎn)發(fā)給 PTN，PTN 根據(jù)報文目的地址轉(zhuǎn)發(fā)給 MME。

X2 業(yè)務(wù)：安全網(wǎng)關(guān)前轉(zhuǎn)發(fā)流程與 S1_U 一致，安全網(wǎng)關(guān)解除 IPSec 隧道封裝后，按照目的 IP 地址經(jīng) L3 PTN 下行轉(zhuǎn)發(fā)。

具體流程如圖3所示。

（2）PTN+CMNet方案

該方案與 PON+CMNet方案類似，二層采用 PTN，三 層承 載 網(wǎng)絡(luò)仍采 用 CMNet；二 層 業(yè) 務(wù) 僅 帶 單 層 VLAN，VLAN在 BRAS處終結(jié)。

（3）PTN 端到端方案

S1_U 業(yè) 務(wù) ：pico 使 用 單 IP 單 VLAN， 發(fā) 送 報 文 進(jìn) 入PTN 后 ，將 VLAN 剝離 后 通 過 L2VPN 轉(zhuǎn) 發(fā) 至 L2／L3 節(jié) 點 ，終結(jié) L2，為業(yè)務(wù)加上配置的 VLAN 進(jìn)入 L3。雙歸 L3VE 子接口上配置相 同 IP 地 址、相同 MAC 做為同網(wǎng) 段 基站的網(wǎng)關(guān)。L3PTN 上宏基站、小基站上行方向使用不同的物理口。S1_U 流量從安 全網(wǎng)關(guān)直接到 L3PTN，L3PTN 收 到 報 文 后根據(jù)目的 IP 地址轉(zhuǎn)發(fā)給 SGW。

S1_C 業(yè)務(wù) ：安全 網(wǎng) 關(guān) 前 轉(zhuǎn) 發(fā) 流 程 與 S1_U 一 致 ，安 全網(wǎng) 關(guān) 解 除 IPSec 隧 道 封 裝 后 ，按 照 報 文 目 的 （接 入 網(wǎng) 關(guān) 地址）轉(zhuǎn)發(fā)給接入網(wǎng)關(guān)，接入網(wǎng)關(guān)把報文目的更換為 MME 轉(zhuǎn)發(fā)給 PTN，PTN 根據(jù)報文目的地址轉(zhuǎn)發(fā)給 MME。

X2 業(yè)務(wù)：安全網(wǎng)關(guān)前轉(zhuǎn)發(fā)流程與 S1_U 一致，安全網(wǎng)關(guān)解除 IPSec 隧道封裝后，按照目的 IP 地址經(jīng) L3 PTN 下行轉(zhuǎn)發(fā)。

具體流程如圖4所示。

圖3 PON+CMNet承載方案的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)流程

（4）PON+PTN 方案

該方案與 PTN 端到 端 方案類似 ，二 層 采 用 PON，三層承 載 網(wǎng) 絡(luò) 仍 采 用 PTN， 但 需 要 PON 和 PTN 統(tǒng) 一 規(guī) 劃VLAN 地址，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃復(fù)雜度大。

圖4 PTN 端到端承載方案的業(yè)務(wù) 轉(zhuǎn) 發(fā) 流 程

4 TD-LTE 小基站回傳承載方案測試

前面理論分析了 4種承載方案的業(yè)務(wù)流程，為進(jìn)一步驗證 4 種承載方案是否均可滿足 TD-LTE 小基站的業(yè)務(wù)回傳需求，選出更高效、更安全、更智能的方案，在現(xiàn)網(wǎng)中進(jìn)行了測試。測試共涵蓋了無線、承載、CMNet、核心網(wǎng)四大專業(yè)，涉及 4 個廠商，共進(jìn)行了 12 個子項的測試內(nèi)容，見表 1。

4.1 傳輸質(zhì)量測試結(jié)果

4 種承載方案均可滿足業(yè)務(wù)的時延、抖動、分組丟失率要求，但采用 PTN 回傳的方案傳輸質(zhì)量優(yōu)于 CMNet方案，具體傳輸質(zhì)量測試結(jié)果見表 2。

4.2 故障倒換測試結(jié)果

PON、PTN、CMNet的保護(hù)技術(shù)與現(xiàn)網(wǎng)相同，無需引入新的保護(hù)技術(shù)?，F(xiàn)網(wǎng)驗證 4種承載方案的保護(hù)倒換時間均在 50 ms 之 內(nèi) 。

4.2.1 PON+CMNet方案的鏈路故障倒換

步驟 1 配置承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)，小基站接入帶 VLAN。OLT與 CMNet對 接 的 LAG 配 置 為 跨 板 LACP （link aggregation control protocol，鏈路匯聚控制協(xié)議）負(fù)載分擔(dān)模式。

表1 測試項目

表2 傳輸質(zhì)量測試結(jié)果

步 驟 2 OLT 與 CMNet之 間 配 置 靜 態(tài) 恢 復(fù) 式 鏈 路 聚合組，聚合組端口成員接口采用自協(xié)商模式，儀表連接ONU 與 CMNet出 口 設(shè) 備 模 擬 eNode B 與 SGW／MME，通 過儀 表 模 擬 S1、X2 業(yè) 務(wù) ，打 流 每 秒 100 000 個 報 文 ，觀 察 業(yè)務(wù)是否正常。

步驟 3 通過拔纖，構(gòu)造 OLT 到 CMNet路由器的主鏈路單向光纖故障，觸發(fā)業(yè)務(wù)倒換到備鏈路，通過儀表分組丟失情況，計算業(yè)務(wù)保護(hù)倒換時間并記錄。

步驟 4 恢復(fù)光纖，等待業(yè)務(wù)回切，再次觀察保護(hù)恢復(fù)時間并記錄。

測 試 結(jié) 果 ： 經(jīng) 過 測 試 發(fā) 現(xiàn) ，LACP 倒 換 最 差 時 延 為4.4 ms，LACP 回 切 最 差 時 延 為 14.5 ms。

4.2.2 PTN 端到端方案的鏈路故障倒換

步驟 1 端到 端 創(chuàng) 建 LTE 業(yè) 務(wù)，創(chuàng)建 L2VPN 業(yè) 務(wù) 時 ，以 上 面 的 PTN L2／L3 網(wǎng) 元 為 主 節(jié) 點 ，將 以 太 測 試 儀 連 接 到接入側(cè) PTN 和核心側(cè) PTN，儀表模擬基站和 SGW。

步驟 2 通過儀表發(fā)送業(yè)務(wù)報文，觀察業(yè)務(wù)是否正常。

步 驟 3 通 過 構(gòu) 造 L2VPN 業(yè) 務(wù) 的 PW APS（automatic protection switching，自 動 保 護(hù) 倒 換 ）工 作 路 徑 故 障 ，查 看PW APS 倒換狀態(tài)，通 過 儀 表 觀 察 基 站 業(yè) 務(wù) 倒 換 是 否 正 常 ，觀察并記錄相關(guān)的告警。

步 驟 4 恢 復(fù) 步 驟 3 構(gòu) 造 的 PW APS 工 作 路 徑 的 故障 ，查 看 PW APS 倒 換 狀 態(tài) 、業(yè) 務(wù) 是 否 正 常 ，相 關(guān) 的 告 警 是否消失。

測 試 結(jié) 果 ：經(jīng) 過 測 試 倒 換 時 延 在 6 ms 以 內(nèi) ，回 切 時 延在 4.5 ms 以 內(nèi) 。

4.2.3 PON+PTN 方案的鏈路故障倒換

步驟 1 配置承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)，基站接入帶 VLAN 的業(yè)務(wù)，GPON 進(jìn)行 VLAN 轉(zhuǎn)換。OLT 與 PTN 對接的 LAG 配置跨板 LACP 負(fù)載模式。

步驟 2 OLT 與 PTN 之間 配置靜態(tài)恢 復(fù)式鏈 路 聚 合組， 聚 合組端口 成 員 接口采用 自 協(xié) 商 ，儀 表 連 接 ONU與 PTN 核 心 設(shè) 備 模 擬 eNode B 與 SGW／MME，通 過 儀 表 模擬 S1、X2 業(yè) 務(wù) ，打 流 每 秒 100 000 個 報 文 ， 觀 察 業(yè) 務(wù) 是 否正常。

步驟 3 通過關(guān)閉端口，構(gòu)造 OLT 到 PTN 的主鏈路光纖故障，觸發(fā)業(yè)務(wù)倒換到備鏈路，通過儀表分組丟失情況，計算業(yè)務(wù)保護(hù)倒換時間并記錄。

步驟 4 恢復(fù)光纖，等待業(yè)務(wù)回切，再次觀察保護(hù)恢復(fù)時間并記錄。

步驟 5 復(fù)位板卡觸發(fā) OLT 到 PTN 的主鏈路故障，觸發(fā)業(yè)務(wù)倒換到備鏈路，通過儀表分組丟失情況，計算業(yè)務(wù)保護(hù)倒換時間并記錄。

步驟 6 恢復(fù)板卡，等待業(yè)務(wù)回切，再次觀察保護(hù)恢復(fù)時間并記錄。

測試結(jié)果：經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，LACP 倒換時延為 0，LACP回切時延為 0。

4.2.4 PTN+CMNet方案的鏈路故障倒換

步驟 1 配置承載網(wǎng)的業(yè)務(wù)，基站接入帶 VLAN。 將以太測試儀表連接到接入側(cè) PTN 及核心設(shè)備出口，模擬基站及 SGW。

步 驟 2 通 過 儀 表 模 擬 S1、X2 業(yè) 務(wù) ，發(fā) 送 幀 長 為1 500 byte 的 報 文 ，觀 察 業(yè) 務(wù) 是 否 正 常 。

步 驟 3 PTN 間 配 置 LSP APS 保 護(hù) ，OAM （operation administation and maintenance，操 作 管 理 維 護(hù) ）檢 測 周 期 設(shè)置 為 3.3 ms。

步驟 4 通過拔纖構(gòu)造 PTN 之間的主干光纖 故 障 ，通過儀表同時觀察基站業(yè)務(wù)倒換是否正常；觀察并記錄相關(guān)告警。

步驟 5 恢復(fù)鏈路故障光纖 ，拔掉原保護(hù) 鏈 路 PTN 間的主干光纖，再次觀察業(yè)務(wù)是否正常；觀察相關(guān)告警是否消失。

步驟 6 拔掉 PTN 工作板，通過儀表同時觀察基 站 業(yè)務(wù)倒換是否正常；觀察并記錄相關(guān)告警。

步驟 7 插入 PTN 工作板，再次觀察業(yè)務(wù)是 否 正 常；觀察相關(guān)告警是否消失。

步驟 8 構(gòu)造 PTN 之間的主干備鏈路光纖故 障 ，觀 察設(shè)備告警。

測 試 結(jié) 果 ： 拔 纖 倒 換 時 間 均 在 18 ms 以 內(nèi) ，拔 纖 回 切的時間為 0；拔板倒換和回切時間為 0。

4.3 同步方式驗證

4 種 承 載 方 案 均 支 持 從 GPS （global positioning system，全球定位系統(tǒng)）獲取時鐘、從宏基站空口同步獲取時鐘、通 過 1588v2 方 式 獲 取 時 鐘 3 種 時 鐘 同 步 方 式 。 其 中 ，1588v2 方 式 可 采 用 從 末 端 接 入 的 PON 或 PTN 設(shè) 備 提 取同步信號：

· PON+CMNet和 PTN+CMNet這 兩 種承載方 案 中 ，由于 CMNet不支持 1588v2 同步，需要從外 部時間源或已 同 步 的設(shè)備接 入 獲取時間 信 息 ，現(xiàn)網(wǎng) PON 設(shè)備 不 支持 1588v2，需 要 更 換 支 持 1588v2 的 ONU、OLT 主控、OLT 上行板，添加 OLT 時鐘扣板；

· PTN 端 到端承載 方 案 可 通 過 上 游 PTN 設(shè) 備 獲 取 時鐘，不需要對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行改造；

· PON+PTN 承 載 方 案 可 通 過 上 游 PTN 設(shè) 備 獲 取 時鐘，現(xiàn)網(wǎng) PON 設(shè)備不支持 1588v2，需要 更 換支持1588v2 的 ONU、OLT 主 控 、OLT 上 行板 ，添 加 OLT時鐘扣板。

4.3.1 IEEE 1588v2 同步方案驗證（PTN 方案）

測試步驟如下。

步 驟 1 配 置 時 間 BITS（branch integrated timer supply，大樓綜合定時供給系統(tǒng)）源（頻率源與時間源為同源），通過 電 纜 TOD+1PPS 和 2 Mbit／s 接 口 將 時 間 源 和 頻 率 信 號注入核心層 PTN；中間傳輸設(shè)備采用業(yè)務(wù)接口對接傳遞時鐘和 1588 時間信息；并從接入層傳輸設(shè)備的 業(yè)務(wù)接口輸出到時間分析儀。

步驟 2 配置 端到端線路 上的承載設(shè)備開啟 BC方式傳送時間同步信號，啟用 BMC 算法，截圖并記錄結(jié)果。

步驟3 通過時間分析儀測試接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備業(yè)務(wù)接 口 的 時 間 輸 出 信 號 精 度 ，測 試 時 間 不 小 于 24 h 并 記 錄數(shù)據(jù)；截圖并記錄結(jié)果。

步驟 4 配置基站配置從帶內(nèi)方式獲取時間信息，觀察基站跟蹤狀態(tài)。

測 試 結(jié) 果 ：時 間 指 標(biāo) 優(yōu) 于 ±1 μs；基 站 可 以 以 帶 內(nèi) 方 式從接入側(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備業(yè)務(wù)接口獲取時間信息。

4.3.2 IEEE 1588v2 同步方案驗證（CMNet方案）

測試步驟如下。

步 驟 1 從 與 OLT 同 站 點的 PTN 上 通 過 空 閑 的 GE口 引 入 時 鐘 和 1588 時 間 信 息 （該 PTN 已 與 現(xiàn) 網(wǎng) 同 步 ）；OLT 和 ONU 間 采 用 業(yè) 務(wù) 接 口 對 接 傳 遞 時 鐘 和 1588 時間 信 息 ；并 從 接 入 層 ONU-1 的 業(yè) 務(wù) 接 口 輸 出 到 時 間 分析儀。

步驟 2 配置 端到端線路 上的承載設(shè)備開啟 BC方式傳送時間同步信號，啟用 BMC 算法，截圖并記錄結(jié)果。

步 驟 3 通 過 時 間 分 析儀 測 試 ONU-1 設(shè) 備 業(yè) 務(wù) 接 口的 時 間 輸 出 信 號 精 度 ，測 試 時 間 12 h 并 記 錄 數(shù) 據(jù) ；截 圖 并記錄結(jié)果。

步驟 4 配置基站從業(yè)務(wù)口獲取時間信息，觀察基站跟蹤狀態(tài)。

測 試 結(jié) 果 ：時 間 平 均 誤 差 為 35.6 ns。

4.3.3 空口同步方案驗證

預(yù)置條件如下。

· 已有基站通過外接 GPS 同步信號實現(xiàn)同步狀態(tài)，處于正常工作狀態(tài)，并有小區(qū)信號覆蓋至測試皮基站覆蓋范圍。

·測試皮基站配置為空口同步模式。

·信號檢測儀表處于正常工作狀態(tài)。測試步驟如下。

步驟 1 配置已有基站為 D 頻段，皮基站為 E頻段。

步驟2 測試1臺皮基站加電開機(jī)，開始空口同步過程。

步驟3 信號檢測儀表同時檢測到主基站的同步信息及測試皮基站的同步信息。

步驟4 配置已有基站為E頻段，皮基站為E頻段；重復(fù)步驟 1～步驟 3。

測試結(jié)果：皮基站可以 通過監(jiān)聽主基站 PSS／SSS，獲得主基站的同步信息并保持同步狀態(tài)；通過儀表觀察，測試皮基站的同步信息與主基站的同步信息始終保持一致。

4.3.4 GPS 同步方案驗證

預(yù)置條件如下。

· 已有基站通過外接 GPS 同步信號實現(xiàn)同步狀態(tài)，處于正常工作狀態(tài)，并有小區(qū)信號覆蓋至測試皮小區(qū)覆蓋范圍。

·測試皮基站配置為空口同步模式。

·信號檢測儀表處于正常工作狀態(tài)。測試步驟如下。

步驟 1 配置已有基站為 D 頻段，皮基站為 E頻段。

步驟 2 測試 1臺皮基站加電開機(jī)，開始空口同步過程。

步驟3 信號檢測儀表同時檢測到主基站的同步信息及測試皮基站的同步信息。

步驟4 配置已有基站為E頻段，皮基站為E頻段；重復(fù)上述過程。

測 試 結(jié) 果 ：皮 基 站 可 以 通 過 監(jiān) 聽 主 基 站 PSS／SSS，獲得主基站的同步信息并保持同步狀態(tài)；通過儀表觀察，測試皮基站的同步信息與主基站的同步信息始終保持一致。

4.4 業(yè)務(wù)測試結(jié)果

4種承載方案均支持小基站的自啟動；均可支持宏基站與小基站之間、小基站與小基站之間的業(yè)務(wù)切換；均可支 持 注 冊 到 小 基 站 的 UE（user equipment，用 戶 設(shè) 備 ）通 過VoLTE（voice over LTE）方 式 進(jìn) 行 正 常 語 音 通 話 。

5 TD-LTE 小基站回傳承載方案對比

通 過 分 析 及 測 試 驗 證 ，TD-LTE 小 基 站 4 種 回 傳 承 載方案均可滿足小基站業(yè)務(wù)需求，但承載的效能性、安全性、智能性不盡相同。

（1）高效性對比

二層 承 載 PON 較 PTN 更高 效 ，PON 采 用 點 到 多 點 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，非常適合分布零散、位置不可預(yù)測的小基站的回傳；PON 中 OLT 和 ONU 的設(shè)備成本低；對于 PON 承載LTE 小基站回傳業(yè)務(wù)只需要在光交接箱設(shè)置分光點，安裝光分路器即可，改造量小，光纜建設(shè)成本低。二層承載采用PON 較 PTN 可節(jié)約設(shè)備投資 70%，線路投資 50%。

三層承載 CMNet較 PTN 更高效，CMNet承載方案可不部署 DHCP 服務(wù)器，實現(xiàn)簡單；TD-LTE 小基站分布零散、可規(guī)劃性較差，三層采用 PTN 會增加現(xiàn)有宏基站回傳網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性；采用 CMNet承載較 PTN，可節(jié)約設(shè)備投資。

因此，PON+CMNet的承載方案投資效益最高，實現(xiàn)最為簡單。

（2）安全性對比

PON、PTN、CMNet的保護(hù)技術(shù)與現(xiàn)網(wǎng)相同，現(xiàn)網(wǎng)驗證4 種 承 載 方 案 的 保 護(hù) 倒 換 時 間 均 在 50 ms 之 內(nèi) ，符 合 電信 級 保 護(hù) 倒 換 要 求 。采 用 PON／PTN+PTN 的 承 載 方 案 ，L3PTN 需與 CMNet互聯(lián) ，引 入 較大的安 全 風(fēng) 險，安全 性 不如 PON／PTN+CMNet的承載方案。

因此，PON+CMNet與 PTN+CMNet的承載方式在安全性上優(yōu)于 PON+PTN 及 PTN 端到端的承載方式。

（3）智能性對比

4種承載方案均能夠在各類場景應(yīng)用情形下實現(xiàn)自啟 動 功 能 ， 但 PON+PTN 及 PTN 端 到 端 方 案 需 要 部 署DHCP 服務(wù)器。

綜上，對于部署在 PON 覆蓋區(qū)域的 TD-LTE 小基 站，原則上采用 PON+CMNet回傳承載方案。對于小基站部署場景不具備 PON 但有 PTN 資源的場景宜采用 PTN+CMNet回傳承載方案。原則上不推薦使用 PON／PTN+PTN 的承載方案。

6 結(jié)束語

TD-LTE 小基站建設(shè)比較靈活，對地址 要求比 較 低 ，可以擴(kuò)展覆蓋范圍和加大網(wǎng)絡(luò)容量、提升用戶感知，在繁忙地區(qū)，小基站可以幫助宏基站 進(jìn)行分流，然而當(dāng)前 TD-LTE小基站面臨的主要障礙是小基站的傳輸承載解決方案。因此本文對小基站的自啟動功能，小基站組網(wǎng)方案的安全性和高效性進(jìn)行研究。在承載網(wǎng)絡(luò)中部署具有 DHCP 功能 的 服 務(wù) 器 、小 基 站 的 初 始 化 服 務(wù) 器 （HEMS）及 DNS 服務(wù)器即可實現(xiàn)多廠商場景下的自啟動功能。同時本文提出 PON+CMNet、PTN+CMNet、PON+PTN、PTN 端 到 端 4 種小基站回傳承載方案，并在現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行測試，得出 PON+ CMNet的承載 方案在高效性、安全性方面優(yōu)于其他 3 種承載方案，為中國移動部署小基站組網(wǎng)提供了參考。

［1］ 蘇 雄 生.LTE 小 基 站 建 設(shè) 策 略 探 討 ［J］. 電 信 快 報 ，2014（10）：13-16. SU X S.Research on the constructions of strategy of small cell［J］. Telecommunications Information，2014（10）：13-16.

［2］ 李 壽 鵬 ， 張 國 棟 ， 劉 方 森.LTE 小 基 站 應(yīng) 用 研 究 ［J］.數(shù) 據(jù) 通 信 ，2014（4）：9-11. LI S P，ZHANG G D，LIU F S.Research on application of LTE small cell［J］.Data Communications，2014（4）：9-11.

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

覃曉霞（1973-），女，中國移動通信集團(tuán)廣西有限公司工程師、傳輸初級專家，主要研究方向為小基站回傳承載。

王晨（1987-），男，中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司工程師、高級咨詢專家，主要研究方向為小基站回傳承載。

喬迪（1990-），男，中國移動通信集團(tuán)設(shè)計院有限公司助理工程師、助理咨詢專家，主要研究方向為小基站回傳承載。

2016-01-13；

2016-04-05