CN105681933B - 基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，对PON接入网的OLT终端和ONU用户端进行虚拟化演变，在OLT终端内置无线接入分析管理模块，将PON接入网下带的多个运营商的基站共享利用，实现一个PON接入网内的基础资源对多个运营商共享，即：一个PON接入网系统下的基站接入多个运营商的无线用户，OLT终端代理所覆盖区域内的多个运营商的无线业务接入和基站、PON的回传资源管理分配，并与其下带的ONU用户端共同构成接入多运营商无线业务的虚拟化PON系统；即：共享式无线接入PON系统。本发明优点在于降低了建设成本并提高了网络管理效率，同时有效降低网络管理的维护成本。

Description

基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法
技术领域
本发明涉及无源光网络光纤接入网，尤其是涉及基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法。
背景技术
无源光网络(Passive Optical Network，简称PON)系统由光线路终端（OpticalLine Terminal，简称OLT）、光网络单元（Optical Network Unit，简称ONU）和光纤分布网（Optical Distribution Network，简称ODN）组成。其中OLT是整个PON系统的核心部件，起到向上提供接入网与核心网/城域网的高速接口，向下提供面向PON的一点对多点的PON接口，以广播方式向各ONU发送数据。ODN是由无源光纤分路器（Passive Optical Splitter，简称POS）组成的光纤分配网络，使得一个PON接口的光纤传输带宽可以由多个ONU共享。ONU位于用户端，实现数据、话音等多业务的接入。
在PON的架构中，一个OLT下可以有多个PON的单元，每一个所述的单元均可形成一个独立的PON网，由价格低廉的POS和光纤分布连接多种不同类型的ONU。PON光纤接入网络的无源性设计，减少了对电子元件的需求，同时分光技术可大幅减少光纤光缆的使用量，由此大幅度降低建设部署和维护成本的支出。
因此，在采用PON进行固网业务承载同时，实现综合承载小型基站无线业务，将能够大量节省光纤的使用量，大幅度降低移动回传的成本，提高资源利用率；并且小型基站虽然信号功率低，覆盖范围小，但容量并不低于宏基站，因此能够大幅度提升无线系统的容量并大幅减轻宏基站负担。如何实现上述目的，目前还未见诸有关这方面的报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，首先对PON接入网的OLT终端和ONU用户端进行虚拟化演变，并在所述OLT终端内置无线接入分析管理模块，同时定制协议判断策略和资源控制调度程序，然后将所述PON接入网下带的多个运营商的基站共享利用，并根据实际需要分配带宽和端口资源，实现一个PON接入网内的基础资源对多个运营商共享，即：一个PON接入网系统下的基站接入多个运营商的无线用户，且各运营商根据需要配置自己的虚拟资源；所述一个PON接入网内的基础资源包含OLT终端、ODN及下带的基站；所述OLT终端代理所覆盖区域内的多个运营商的无线业务接入和基站、PON的回传资源管理分配，并与其下带的ONU用户端共同构成接入多运营商无线业务的虚拟化PON系统；即：共享式无线接入PON系统。
所述共享式无线接入PON系统的OLT终端通过GE/10GE接口与多个运营商的承载网相连，每个所述运营商的承载网的每组上联端口为单个或多个物理端口，所述每组端口内划分多个VPN，每个所述VPN链路负责承载由OLT终端专用上联端口连接到某一移动核心网的专用通路；
共享式无线接入PON系统下的ONU用户端通过GE接口或FE接口接入无线基站；所述无线基站将多运营商无线用户接入的数据经过PON ONU上传至所述共享式无线接入PONOLT；
所述无线基站具有软定义功能，即：无线基站具备接入多运营商的手机业务，通过软件定义工作于多个频谱，透传多种无线协议，接受多个运营商的手机报文信息。
所述OLT终端内置的无线接入分析管理模块，用于识别多个频谱、多种协议的无线信号，识别PLMN号或用户手机SIM卡的号码及用户信息；所述无线接入分析管理模块在用户业务的使用协议、判断用户业务的工作频段、用户PLMN号，判断用户所采用的哪个运营商及其哪个网络，并将业务流量转发到相应上行端口的相应VPN中。
所述PON接入网的OLT终端、ONU用户端进行虚拟化演变的步骤为：
S1、所述共享式无线接入PON系统实时将本系统的硬件资源配置和使用情况及所承载的各运营商的各类无线业务的情况上报给共享式无线接入PON系统的网络控制平面；
S2、共享式无线接入PON系统的网络控制平面实时将各运营商用户无线业务占用的资源情况进行收集和统计，并将各运营商的各类无线网络用户的负荷情况、各运营商在该共享式无线接入PON系统的上下联端口占用、以及VPN链路状态信息上报到对应的电信运营商的网管系统；
S3、各运营商制定和协商相关资源分配规则，根据实时获得的用户业务信息及资源占用情况，通过网管系统与共享式无线接入PON系统的网络控制平面进行交互协商，申报资源需求；
S4、共享式无线接入PON系统的网络控制平面根据各运营商申报的资源需求，实时地对该共享式无线接入PON系统进行资源配置，划分或调整该运营商的某无线网络业务在该共享式无线接入PON系统中的资源分配；
S5、共享式无线接入PON系统制定出该运营商某无线网络业务的虚拟资源，并将所述虚拟资源-物理资源形成映射关系表发送给该运营商网管系统；
S6、各运营商在自有的网管系统自主管理和配置该虚拟资源；
S7、各运营商根据所统计的相关指标取价值权重及当前资源占用情况进行计算，自动与共享式无线接入PON系统的网络控制平面或网管系统协商，申请分配或调整虚拟资源；所述虚拟资源包含：资源利用率、掉话率、单位基站投入的成本与业务量之比、投诉率、无线网业务下载速率；
S8、各运营商在申请分配或调整共享式无线接入PON系统虚拟资源的同时，同步调配其下联的软定义无线基站对应该运营商的某无线网络业务的频谱资源数量。
所述PON接入网包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10GEPON、下一NGPON以及WDM PON；所述下一NGPON 为10G GPON、NGPON2以及后续版本。
本发明优点在于实现将PON系统下带的多运营商的基站能够共享利用，并根据实际需要灵活分配带宽和端口资源，达到一个PON接入网系统内的基础资源（含光线路终端OLT、光分配网ODN、光网络单元ONU及下带的基站），能够对多个运营商共享，即一套PON光纤接入网系统下的基站可以便捷地接入多个运营商的无线用户；并且各运营商可方便的配置自己的虚拟资源。同时，本发明通过采用将PON虚拟化和增加无线协议处理的方法，实现无线基站和接入承载资源的共建共享，降低了建设成本并提高了网络管理效率，同时也可以有效降低网络管理的维护成本。
附图说明
图1是本发明采用PON综合承载固网和小型基站业务的组网结构框图。
图2是本发明所述共享式无线接入PON系统的结构框图。
图3是本发明所述实现端到端的QoS保证机制结构框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，首先对PON接入网的OLT终端和ONU用户端进行虚拟化演变，并在所述OLT终端内置无线接入分析管理模块，同时定制协议判断策略和资源控制调度程序，然后将所述PON接入网下带的多个运营商的基站共享利用，并根据实际需要分配带宽和端口资源，实现一个PON接入网内的基础资源对多个运营商共享，即：一个PON接入网系统下的基站接入多个运营商的无线用户，且各运营商根据需要配置自己的虚拟资源。所述PON接入网包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10G EPON、下一NGPON以及WDM PON；所述下一NGPON 为10GGPON、NGPON2以及后续版本。所述OLT终端内置的无线接入分析管理模块，用于识别多个频谱、多种协议的无线信号，识别PLMN号或用户手机SIM卡的号码及用户信息；所述无线接入分析管理模块在用户业务的使用协议、判断用户业务的工作频段、用户PLMN号，判断用户所采用的哪个运营商及其哪个网络，并将业务流量转发到相应上行端口的相应VPN中。
如图2所示，所述一个PON接入网内的基础资源包含OLT终端、ODN及下带的基站；所述OLT终端代理所覆盖区域内的多个运营商的无线业务接入和基站、PON的回传资源管理分配，并与其下带的ONU用户端共同构成接入多运营商无线业务的虚拟化PON系统；即：共享式无线接入PON系统。所述共享式无线接入PON系统的OLT终端通过GE/10GE接口与多个运营商的承载网相连，每个所述运营商的承载网的每组上联端口为单个或多个物理端口，所述每组端口内划分多个VPN，每个所述VPN链路负责承载由OLT终端专用上联端口连接到某一移动核心网的专用通路；
共享式无线接入PON系统下的ONU用户端通过GE接口或FE接口接入无线基站；所述无线基站将多运营商无线用户接入的数据经过PON ONU上传至所述共享式无线接入PONOLT；
所述无线基站具有软定义功能，即：无线基站具备接入多运营商的手机业务，通过软件定义工作于多个频谱，透传多种无线协议，接受多个运营商的手机报文信息。
所述PON接入网的OLT终端、ONU用户端进行虚拟化演变的步骤为：
S1、所述共享式无线接入PON系统实时将本系统的硬件资源配置和使用情况及所承载的各运营商的各类无线业务的情况上报给共享式无线接入PON系统的网络控制平面；
S2、共享式无线接入PON系统的网络控制平面实时将各运营商用户无线业务占用的资源情况进行收集和统计，并将各运营商的各类无线网络用户的负荷情况、各运营商在该共享式无线接入PON系统的上下联端口占用、以及VPN链路状态信息上报到对应的电信运营商的网管系统；
S3、各运营商制定和协商相关资源分配规则，根据实时获得的用户业务信息及资源占用情况，通过网管系统与共享式无线接入PON系统的网络控制平面进行交互协商，申报资源需求；
S4、共享式无线接入PON系统的网络控制平面根据各运营商申报的资源需求，实时地对该共享式无线接入PON系统进行资源配置，划分或调整该运营商的某无线网络业务在该共享式无线接入PON系统中的资源分配；
S5、共享式无线接入PON系统制定出该运营商某无线网络业务的虚拟资源，并将所述虚拟资源-物理资源形成映射关系表发送给该运营商网管系统；
S6、各运营商在自有的网管系统自主管理和配置该虚拟资源；
S7、各运营商根据所统计的相关指标取价值权重及当前资源占用情况进行计算，自动与共享式无线接入PON系统的网络控制平面或网管系统协商，申请分配或调整虚拟资源；所述虚拟资源包含：资源利用率、掉话率、单位基站投入的成本与业务量之比、投诉率、无线网业务下载速率；
S8、各运营商在申请分配或调整共享式无线接入PON系统虚拟资源的同时，同步调配其下联的软定义无线基站对应该运营商的某无线网络业务的频谱资源数量。
为对本发明方法作进一步详细说明，现以二个电信运营商举例如下：
一、某共享式无线接入PON系统的OLT下的某一PON接口下带有32台ONU，硬件资源编号为ONU 1-ONU 32，其中ONU 2、ONU 3、ONU 9下带了软件定义无线基站设备，该基站设备可接受多运营商用户无线业务接入；
二、经协商，共享式无线接入PON系统开放给电信运营商1的4G无线用户业务使用、电信运营商2的4G无线用户业务使用；
三、电信运营商1、电信运营商2初步估算自身需求，通过网管向共享式无线接入PON系统的网络控制平面进行交互协商，申报资源需求；
四、共享式无线接入PON系统的网络控制平面根据运营商1申报的资源需求，实时地对该共享式无线接入PON系统进行资源配置，划分或调整该电信运营商1的某无线网络业务在该共享式无线接入PON系统中的资源分配；如所占用的该OLT终端的存储器空间、上、下联端口及带宽、VPN端口带宽，ONU用户端的虚拟端口及分配带宽等；
重复上述一至四步骤，初始化电信运营商2的4G网络的相关资源分配；
五、对共享式无线接入PON系统制定出该电信运营商1某无线网络业务的虚拟资源，并将虚拟资源-物理资源形成映射关系表发送给电信运营商1的网管系统；例如：共享式无线接入PON系统将ONU用户端软件化重定义为电信运营商1的虚拟PON系统中的编号ONU（1）、ONU（2）、ONU（3），并分配各ONU用户端的虚拟端口的带宽，软件化重定义OLT PON端口ONU（1）及虚拟端口带宽、上行链路VPN（1）及虚拟端口带宽；
同样方法制定出电信运营商2的4G网络所需的相关资源分配；
将上述虚拟资源分配情况分别发送给运营商1和运营商2的网管系统。
六、电信运营商1、2在自有的网管系统自主管理和配置该虚拟资源；
电信运营商1不能看到电信运营商2的资源情况，同样，电信运营商2也不能看到电信运营商1的资源情况；
7）运营商1在使用过程中，经过一段时间数据收集和统计，通过相应算法计算出虚拟资源增容或减容需要，自动与共享式无线接入PON系统的网络控制平面或网管系统协商，申请分配或调整虚拟资源；例如增加VPN电信_SHARE_RAN_4G的带宽，减少虚拟端口联通ONU（1）端口的带宽等；
八、电信运营商1、电信运营商2同步调配其下联的软定义无线基站对应本电信运营商的某无线网络业务的频谱资源数量。
九、电信运营商1、2将自身管理的虚拟化后的PON与上层网络无缝的融合起来，形成统一的端到端的全网管控机制，直接建立端到端的转发路径，而不需要复杂的协议转换，突破网络性能瓶颈，实现如图3所示端到端的QoS (Quality of Service,服务质量) 保证机制。

Claims (4)

1.一种基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，其特征在于：首先对PON接入网的OLT终端和ONU用户端进行虚拟化演变，并在所述OLT终端内置无线接入分析管理模块，同时定制协议判断策略和资源控制调度程序，然后将所述PON接入网下带的多个运营商的基站共享利用，并根据实际需要分配带宽和端口资源，实现一个PON接入网内的基础资源对多个运营商共享，即：一个PON接入网系统下的基站接入多个运营商的无线用户，且各运营商根据需要配置自己的虚拟资源；所述一个PON接入网内的基础资源包含OLT终端、ODN及下带的基站；所述OLT终端代理所覆盖区域内的多个运营商的无线业务接入和基站、PON的回传资源管理分配，并与其下带的ONU用户端共同构成接入多运营商无线业务的虚拟化PON系统；即：共享式无线接入PON系统；
所述PON接入网的OLT终端、ONU用户端进行虚拟化演变的步骤为：
S1、所述共享式无线接入PON系统实时将本系统的硬件资源配置和使用情况及所承载的各运营商的各类无线业务的情况上报给共享式无线接入PON系统的网络控制平面；
S2、共享式无线接入PON系统的网络控制平面实时将各运营商用户无线业务占用的资源情况进行收集和统计，并将各运营商的各类无线网络用户的负荷情况、各运营商在该共享式无线接入PON系统的上下联端口占用、以及VPN链路状态信息上报到对应的电信运营商的网管系统；
S3、各运营商制定和协商相关资源分配规则，根据实时获得的用户业务信息及资源占用情况，通过网管系统与共享式无线接入PON系统的网络控制平面进行交互协商，申报资源需求；
S4、共享式无线接入PON系统的网络控制平面根据各运营商申报的资源需求，实时地对该共享式无线接入PON系统进行资源配置，划分或调整该运营商的某无线网络业务在该共享式无线接入PON系统中的资源分配；
S5、共享式无线接入PON系统制定出该运营商某无线网络业务的虚拟资源，并将所述虚拟资源-物理资源形成映射关系表发送给该运营商网管系统；
S6、各运营商在自有的网管系统自主管理和配置该虚拟资源；
S7、各运营商根据所统计的相关指标取价值权重及当前资源占用情况进行计算，自动与共享式无线接入PON系统的网络控制平面或网管系统协商，申请分配或调整虚拟资源；所述虚拟资源包含：资源利用率、掉话率、单位基站投入的成本与业务量之比、投诉率、无线网业务下载速率；
S8、各运营商在申请分配或调整共享式无线接入PON系统虚拟资源的同时，同步调配其下联的软定义无线基站对应该运营商的某无线网络业务的频谱资源数量。
2.根据权利要求1所述基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，其特征在于：所述共享式无线接入PON系统的OLT终端通过GE/10GE接口与多个运营商的承载网相连，每个所述运营商的承载网的每组上联端口为单个或多个物理端口，所述每组端口内划分多个VPN，每个所述VPN链路负责承载由OLT终端专用上联端口连接到某一移动核心网的专用通路；
共享式无线接入PON系统下的ONU用户端通过GE接口或FE接口接入无线基站；所述无线基站将多运营商无线用户接入的数据经过PONONU上传至所述共享式无线接入PONOLT；
所述无线基站具有软定义功能，即：无线基站具备接入多运营商的手机业务，通过软件定义工作于多个频谱，透传多种无线协议，接受多个运营商的手机报文信息。
3.根据权利要求1所述基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，其特征在于：所述OLT终端内置的无线接入分析管理模块，用于识别多个频谱、多种协议的无线信号，识别PLMN号或用户手机SIM卡的号码及用户信息；所述无线接入分析管理模块在用户业务的使用协议、判断用户业务的工作频段、用户PLMN号，判断用户所采用的哪个运营商及其哪个网络，并将业务流量转发到相应上行端口的相应VPN中。
4.根据权利要求1、2或3所述基于无源光网络实现基站无线资源共享的方法，其特征在于：所述PON接入网包含吉比特无源光网络GPON、基于以太网的无源光网络EPON、10GEPON、下一NGPON以及WDMPON；所述下一NGPON为10GGPON、NGPON2以及后续版本。
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