中興通訊：5G前傳方案分析

  ICCSZ訊 隨著5G的規(guī)?；渴?，5G承載網(wǎng)的建設受到越來越多的關注。前傳作為移動回傳網(wǎng)的重要部分，5G前傳方案的選擇將直接影響運營商的投資和建設效率。

  從光纖資源角度分析，5G前傳建設基站數(shù)量相比4G時代將提升兩到三倍，如果只用光纖直驅方式會給現(xiàn)網(wǎng)光纜造成較大壓力。從建網(wǎng)成本來看，5G前傳設備成本較高，需保障客戶投資、提升承載效率。運維方面，5G前傳涉及數(shù)量巨大的DU(Distributed Unit)/AAU(Active Antenna Unit)?？紤]到這些設備的安裝、開通、升級等，必須關注承載產品的維護效率和成本。在5G無線接入網(wǎng)絡部署策略影響下，5G無線接入的網(wǎng)絡架構和承載要求面臨較大改變，因此需要分析前傳方案，幫助運營商降低5G前傳建設、維護成本，提高部署運營效率。

  5G前傳承載方案

  5G前傳對承載網(wǎng)的帶寬和時延均提出了更為嚴苛的要求，目前優(yōu)先使用25Gbps eCPRI接口，時延要求低于100μs。前傳承載方案主要包括傳統(tǒng)的光纖直驅方案、無源WDM方案、半有源WDM方案和有源WDM/OTN方案。

  光纖直驅承載方案

  光纖直驅指AAU與DU采用光纖直接連接，AAU和DU分別安裝速率為25Gbps白光模塊，傳輸距離可支持10km。為節(jié)省光纖資源，業(yè)界提出了集成波分復用功能的25Gbps BIDI解決方案，AAU與DU雙向數(shù)據(jù)信號采用不同波長在一根光纖中傳輸，可以節(jié)省一半光纖資源。采用此技術后，DU若對10~20個AAU進行收斂仍需要消耗大量光纖資源，并對DU側光纖管理提出了更高的要求。光纖資源與光纖管理成為此方案的瓶頸。

  無源WDM承載方案

  無源WDM方案采用無源合分波器搭配彩光直驅，DU和AAU上采用帶波長的彩光模塊，在DU前端和AAU節(jié)點分別配置光合分波器和光分插復用器，利用WDM技術可以大幅降低光纖資源的消耗。WDM設備對前傳業(yè)務進行透傳處理不會引入時延，但AAU與DU的波長在物理層上是點對點連接，需要進行復雜的波長規(guī)劃。在AAU基站直接使用彩光模塊會對基站管理提出要求，功率預算也是需要考慮的關鍵指標。

  半有源WDM承載方案

  半有源WDM承載方案在AAU側使用彩光模塊，經(jīng)過無源波分復用器后在一根光纖中進行傳輸;DU側采用有源WDM設備將前傳的彩光信號進行轉發(fā)，并對AAU的彩光模塊進行運維。該方案雖然兼顧了節(jié)省光纖資源與適當運維，但仍會對AAU基站管理提出要求，彩光模塊的功率預算仍是關鍵指標。

  OTN承載方案

  為減少AAU和DU間波長的規(guī)劃，可以通過OTN承載方案解決。CPRI業(yè)務接入OTN設備客戶側，映射復用成高速OTN信號并轉換成彩光接口，進行波分復用后在一根或是一對光纖中傳輸。OTN開銷字節(jié)可提供豐富的OAM(操作管理和維護)和故障診斷功能，同時AAU和DU設備不需要彩光模塊，避免無線設備進行波長分配和管理。OTN承載方案具有更多的保護技術，但設備成本高，建網(wǎng)投資大。

  WDM-PON承載方案

  WDM-PON是一種寬帶接入網(wǎng)演進技術，此系統(tǒng)中光線路終端OLT(光線路終端)部署在DU側，可提供多個不同波長的光源，實現(xiàn)控制、交換和管理功能。光網(wǎng)絡單元ONU部署在AAU側提供特定波長。OWDN(光波長分配網(wǎng)絡)部署在OLT與ONU之間，實現(xiàn)波長分配。OLT與ONU之間使用預先設計的波長工作，但在多波長情況下采用特定波長光源ONU種類過多，易造成倉儲問題，因此目前基于無色ONU技術方案是WDM-PON系統(tǒng)的主流，但技術成熟度仍處于較低水平。

  承載方案對比分析

  以上五種前傳方案均能滿足5G前傳帶寬、時延、傳輸距離等性能指標要求，但具有不同的技術特點，在建設成本、建設難度和維護成本等方面均有差異。

  光纖直驅方案成本最低，部署簡便且后期運維便利，在光纖資源較為豐富的場景下是首選方案。無源WDM方案建設成本低廉，可解決光纖資源緊張的問題，此方案由純光路器件構成，較有源WDM方案故障率更低，但出現(xiàn)故障后難以定位。半有源WDM方案在解決光纖資源緊張問題的同時在有源側提供適當?shù)倪\維功能，仍無法避免彩光模塊對基站提出的管理要求。OTN承載方案和WDM-PON方案擁有豐富的OAM，有效提高了前傳的維護管理能力，但對電源、空間、環(huán)境和機房條件要求高，建設難度大且后期維護成本高。

  各種5G前傳方案架構及優(yōu)劣勢對比如圖1所示，并從成本、運維、技術成熟度幾方面對各方案進行排序，見表1。

  行業(yè)進展

  中興通訊密切關注各運營商的建網(wǎng)需求，依托強大的研發(fā)能力，與業(yè)界多家運營商展開深度合作。中國電信提出多種Fronthaul前傳方案，包括光纖直驅、OTN及WDM-PON等方案，2018年，中興通訊完成了由中國電信在北京研究院舉行的首次5G OTN前傳承載設備測試，測試業(yè)界主流的25Gbps eCPRI前傳接口傳輸，在時延和時延抖動等關鍵性能指標上表現(xiàn)優(yōu)異。2019年末將參加中國電信新一輪5G OTN前傳設備測試。

  中國移動提出具有創(chuàng)新性的半有源方案并積極聯(lián)合產業(yè)鏈對該方案進一步完善，中興通訊積極響應，并將于2020年參加中國移動進行基于Open-WDM半有源方案的5G前傳測試。后續(xù)將持續(xù)參加各運營商的5G前傳測試，推動方案盡快商用部署。

  5G前傳方案涉及巨大的建網(wǎng)投資，同時占用大量光纖資源，方案的選擇對各個部署點的資源占用和建設周期都有突出影響。對比當前主要的5G前傳方案的研究進展可知，半有源方案平衡了建網(wǎng)成本和后期運維，并在大幅降低光纖使用量的同時具有一定的運維能力，未來有望成為5G前傳建網(wǎng)的主流方案。

  中興通訊愿助力運營商加快5G前傳承載網(wǎng)絡建設，推動5G業(yè)務商用規(guī)模部署。5G前傳，承載已就緒！

  作者：中興通訊 孫遠航