羅森伯格:5G基站前傳光纖技術淺析

光纖在線編輯部  2020-01-14 12:32:42  文章來源:綜合整理  版權所有,未經許可嚴禁轉載.

導讀:在5G傳輸中,5G前傳十分關鍵。其中在技術方面,5G速率高(25Gbit/s-100Gbit/s甚至200G)、時延低(1毫秒)、同步時鐘精度高(單節點納秒級)。在成本方面,5G前傳中的AAU數量巨大,占接入承載網的成本比重明顯增加;多天線技術使前傳帶寬大幅增加,而光纖基礎設施將作為前傳通信的重要組成部分,在5G的網絡中,前傳對光纖資源消耗將會大幅增加,總體前傳部分投資相比較4G網絡將上升2-3倍。本文將重點探討基于光纖傳輸的多種架構所支持前傳技術與應用方式。

文章來源: Rosenberger OIS
 
5G前傳概述

  在5G傳輸中,5G前傳十分關鍵。其中在技術方面,5G速率高(25Gbit/s-100Gbit/s甚至200G)、時延低(1毫秒)、同步時鐘精度高(單節點納秒級)。在成本方面,5G前傳中的AAU數量巨大,占接入承載網的成本比重明顯增加;多天線技術使前傳帶寬大幅增加,而光纖基礎設施將作為前傳通信的重要組成部分,在5G的網絡中,前傳對光纖資源消耗將會大幅增加,總體前傳部分投資相比較4G網絡將上升2-3倍。本文將重點探討基于光纖傳輸的多種架構所支持前傳技術與應用方式。

5G前傳的定義與應用范圍

  前傳(Fronthaul)是指在網絡的接入層將C-RAN(一種新型的集中式基帶單元(BBU)蜂窩網絡體系結構)連接到5G移動站點的遠程獨立射頻拉遠頭(RRH)。由于對C-RAN(通常被稱為云無線接入網或集中式無線接入網)部署的需求不斷增加,同時數據速率的提升,由光纖支持的前傳通信將越來越受到關注。

  在5G的網絡中,基帶處理單元BBU將分解為分布式單元DU(Distributed Unit)與集中式單元CU(Centralized Unit)兩部分。從有源天線單元(AAU)到DU之間的連接是前傳所覆蓋的范圍,這一范圍距離不超過20KM,如下圖所示。實際前傳的距離取決于網絡對時延的要求,如果低時延的情況下,AAU與DU之間的距離可能小于100米。在時延不敏感的場景下,當DU可能采用集中式的部署,覆蓋范圍達到幾公里及十幾公里的距離。


5G前傳主體光傳輸方式

 1、光纖直驅方案
  光纖直驅方案分為單纖單向和單纖雙向(Bi-direction,BIDI)兩種。AAU和DU設備之間的光纖連接單個5G站需要的光纖資源分別為6芯/3芯,如下圖所示。由于光纖直驅方案建設成本最低,時延等性能最好,因此已成為運營商5G前傳的考慮的方案,該方案將滿足大部分應用場景。5G采用的頻段高于4G,單基站覆蓋范圍小于4G,全覆蓋情況下站址數量將大于4G,因此5G將消耗巨大的基站光纖資源,可節約一半光纖的BIDI方案比單纖單向方案更有應用前景。5G前傳光纖直驅方案的優勢是提升了光模塊速率,目前業內一般采用25G的前傳光模塊速率。

光纖直驅方案圖示
 
 2、無源WDM方案
  無源WDM方案已廣泛應用于需要節約光纖的場景,無源WDM方案根據波長間隔分為粗波分和密集波分兩種。對于前傳主體采用粗波分方案。25G CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing,粗波分復用)前傳方案中AAU和DU上安裝的是CWDM模塊,兩端各設置1個無源合分波器,占用1芯光纜。目前業界25G CWDM方案一般為6波或者12波,其中6波用于5G前傳,CWDM方案技術難度不高。

WDM方案圖示
 
 3、OTN方案
  OTN(Optical Transport Network,光傳送網)為傳輸設備,采用時分復用的技術方式。由于其大帶寬、高可靠性、高安全性等優點。5G前傳也將OTN作為探討的方案之一。OTN方案如圖5所示,AAU站點和DU兩端設置有源OTN設備,支持多個AAU通過OTN技術共享光纖資源。AAU和DU設備上安裝的單波長模塊,兩端各設置1個有源OTN設備,一般占用2芯主干光纖。

OTN方案圖示

  上述前傳方案中,將光纖直驅方案和波分復用的方案進行對比可知,光線直驅方案成本低、安裝及維護簡便,技術成熟度最高,光纖直驅方案作為光纖資源充足場景的5G前傳首選方案。在光纖資源緊張的場景,需要采用波分承載方案。由于WDM和OTN方案成本較高,且OTN方案對光纖節約有限,因此成本較低、成熟度較高的無源波分方案將成為5G前傳設備承載備選方案。

5G前傳場景化的光纖連接與管理技術

  相比較之前的4G網絡,5G網絡技術與應用場景相關,特別是延時高低對前傳網絡的部署與應用關系很大,這決定了DU與AAU之間的連接距離以及光網絡的傳輸損耗要求。同時不同的光傳輸方式也與光網絡的部署有不同的要求。無論是光纖直驅還是無源WDM或OTN方案,需要的光纖連接與管理方案需要實現以下的幾個關鍵的要求:

 1、光纖系統需要可以靈活適應各種場景應用的方案,最佳的方案是可以模塊化組合應用到多種前傳方案中,可以使光纖系統管理實現最優化配置。

 2、由于5G前傳的站點量大,需要的光纖系統能夠最為便捷的安裝方式,要求安裝速度快以及安裝簡單便利,易于快速規;渴。

 3、5G的預期生命周期長于3G與4G,所以前傳光纖系統需要具有室外應用的高度可靠性,需要能達到10年以上室外應用的要求。

 4、宏基站前傳部分光纖系統需要安裝在基站塔上,應用環境中風壓較大,要求光纖連接系統在塔端安裝時,能實現最小的風阻,減少在塔端的震動。

 5、前傳距離根據應用不同,長度不同,部分距離可能達到10KM以上,所以光纖系統而言,整個系統的光鏈路的衰減需要盡可能做到最小,以保證通信的穩定性。

 6、5G基站數量是4G的2-3倍,光纖消耗量極大,需要考慮采用高可靠且成本更有優勢光纖技術方案。

基于以上5G前傳部分的應用特點,特別是對于5G宏基站的應用,具有近30年光纖預端接技術經驗的德國羅森伯格公司,為5G前傳專門開發了一套RXC室外預端接解決方案,可以有效應對多種5G前傳光網絡應用要求,如下圖所示:


RXC前傳應用場景


單端出線型


雙向出線型


模塊化進線與配線圖
 
在前面提及的3種5G前傳光傳輸網絡中,對于光纖直驅方案,RXC系統主要需要提供的是對主干光纜在RXC內進行配線管理,通過一根或多根主干光纜進入到RXC內,由RXC分配短距離的跳線分別連接到AAU內,實現靈活快捷的安裝。當采用無源WDM以及OTN的傳輸模式下,在RXC中可以直接裝入WDM芯片或支持OTN結構光纖在RXC內的路由分配以及冗余管理,RXC方案采用預端接的連接技術,整體可以實現以下幾個優勢:
1、采用模塊化的結構實現快捷安裝維護適應不同的網絡環境。
2、即插即用預端接技術,相比較傳統熔減少80%的安裝時間。
3、預端接專用技術實現低損耗,單個連接點小于0.2dB的衰減。
4、IP67級設計并采用抗UV的專用材料,實現12年以上壽命。
5、專利的緊湊設計,可以實現最小的塔端風阻,提高可靠性。
6、比傳統的方案,配線管理安裝與運維綜合成本降低30%以上。

結束語:
  相比較4G移動通信技術,5G前傳為適應5G技術低延時,大帶寬、廣連接的三大特征要求,5G前傳設計具有獨特性,而且5G高密度部署站點的要求,使前傳部分的投資比重遠大于4G。綜合評估規;焖俨渴鹨、運維管理便利性要求以及支持系統應用更長生命周期等特點,使得全球移動運營商都十分關注對5G前傳的投入。而RXC作為5G光纖連接領域的領先的解決方案,緊跟5G的需求,創新性的融合滿足5G前傳多種網絡的應用要求,同時實現了整體方案成本的降低,成為業內5G光連接領域的創新的風向標。


光纖在線

光纖在線公眾號

更多猛料!歡迎掃描左方二維碼關注光纖在線官方微信

熱門搜索

熱門新聞

最新簡歷

  • 諶** 深圳 生產經理/主管品保經理/主管技術/工藝設計工程師
  • 李** 常德 技術/工藝設計經理/主管技術/工藝設計經理/主管
  • 李** 深圳 技術/工藝設計工程師技術支持工程師生產經理/主管
  • 勞** 杭州 光學工程師技術/工藝設計工程師
  • 邱** 珠海 光學工程師生產經理/主管

展會速遞

微信掃描二維碼
使用“掃一掃”即可將網頁分享至朋友圈。
趋势股票分析软件