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    罗森伯格:5G基站前传光纤技术浅析

    光纤在线编辑部  2020-01-14 12:32:42  文章来源:综合整理  234彩票开户网址版权所有,未经许可严禁转载.

    导读:在5G传输中,5G前传十分关键 。其中在技术方面,5G速率高(25Gbit/s-100Gbit/s甚至200G)、时延低(1毫秒)、同步时钟精度高(单节点纳秒级) 。在成本方面,5G前传中的一AAU数量巨大,占接入承载网的一成本比重明显增加;多天线技术使前传带宽大幅增加,而光纤基础设施将作为前传通信的一重要组成部分,在5G的一网络中,前传对光纤资源消耗将会大幅增加,总体前传部分投资相比较4G网络将上    升2-3倍 。本文将重点探讨基于光纤传输的一多种架构所支持前传技术与应用方式 。

    文章来源: Rosenberger OIS
     
    5G前传概述

      在5G传输中,5G前传十分关键 。其中在技术方面,5G速率高(25Gbit/s-100Gbit/s甚至200G)、时延低(1毫秒)、同步时钟精度高(单节点纳秒级) 。在成本方面,5G前传中的一AAU数量巨大,占接入承载网的一成本比重明显增加;多天线技术使前传带宽大幅增加,而光纤基础设施将作为前传通信的一重要组成部分,在5G的一网络中,前传对光纤资源消耗将会大幅增加,总体前传部分投资相比较4G网络将上    升2-3倍 。本文将重点探讨基于光纤传输的一多种架构所支持前传技术与应用方式 。

    5G前传的一定义与应用范围

      前传(Fronthaul)是指在网络的一接入层将C-RAN(一种新型的一集中式基带单元(BBU)蜂窝网络体系结构)连接到5G移动站点的一远程独立射频拉远头(RRH) 。由于对C-RAN(通常被称为云无线接入网或集中式无线接入网)部署的一需求不 断增加,同时数据速率的一提升,由光纤支持的一前传通信将越来越受到关注 。

      在5G的一网络中,基带处理单元BBU将分解为分布式单元DU(Distributed Unit)与集中式单元CU(Centralized Unit)两部分 。从有源天线单元(AAU)到DU之间的一连接是前传所覆盖的一范围,这一范围距离不 超过20KM,如下图所示 。实际前传的一距离取▓决于网络对时延的一要求,如果低时延的一情况下,AAU与DU之间的一距离可能小于100米 。在时延不 敏感的一场景下,当DU可能采用集中式的一部署,覆盖范围达到几公里及十几公里的一距离 。


    5G前传主体光传输方式

     1、光纤直驱方案
      光纤直驱方案分为单纤单向№和单纤双向(Bi-direction,BIDI)两种 。AAU№和DU设备之间的一光纤连接单个5G站需要的一光纤资源分别为6芯/3芯,如下图所示 。由于光纤直驱方案建设成本最低,时延等性能最好,因 此已成为运营商5G前传的一考虑的一方案,该方案将满足大部分应用场景 。5G采用的一频段高于4G,单基站覆盖范围小于4G,全覆盖情况下站址数量将大于4G,因 此5G将消耗巨大的一基站光纤资源,可节约一半光纤的一BIDI方案比单纤单向方案更有应用前景 。5G前传光纤直驱方案的一优势是提升了光模块速率,目前业内一般采用25G的一前传光模块速率 。

    光纤直驱方案图示
     
     2、无源WDM方案
      无源WDM方案已广泛应用于需要节约光纤的一场景,无源WDM方案根据波长间隔分为粗波分№和密集波分两种 。对于前传主体采用粗波分方案 。25G CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing,粗波分复用)前传方案中AAU№和DU上    安装的一是CWDM模块,两端各设置1个无源合分波器,占用1芯光缆 。目前业界25G CWDM方案一般为6波或者12波,其中6波用于5G前传,CWDM方案技术难度不 高 。

    WDM方案图示
     
     3、OTN方案
      OTN(Optical Transport Network,光传送网)为传输设备,采用时分复用的一技术方式 。由于其大带宽、高可靠性、高安全性等优点 。5G前传也将OTN作为探讨的一方案之一 。OTN方案如图5所示,AAU站点№和DU两端设置有源OTN设备,支持多个AAU通过OTN技术共享光纤资源 。AAU№和DU设备上    安装的一单波长模块,两端各设置1个有源OTN设备,一般占用2芯主干光纤 。

    OTN方案图示

      上    述前传方案中,将光纤直驱方案№和波分复用的一方案进行对比可知,光线直驱方案成本低、安装及维护简便,技术成熟度最高,光纤直驱方案作为光纤资源充足场景的一5G前传首选方案 。在光纤资源紧张的一场景,需要采用波分承载方案 。由于WDM№和OTN方案成本较高,且OTN方案对光纤节约有限,因 此成本较低、成熟度较高的一无源波分方案将成为5G前传设备承载备选方案 。

    5G前传场景化的一光纤连接与管理技术

      相比较之前的一4G网络,5G网络技术与应用场景相关,特别是延时高低对前传网络的一部署与应用关系很大,这决定了DU与AAU之间的一连接距离以及光网络的一传输损耗要求 。同时不 同的一光传输方式也与光网络的一部署有不 同的一要求 。无论是光纤直驱还是无源WDM或OTN方案,需要的一光纤连接与管理方案需要实现以下的一几个关键的一要求:

     1、光纤系统需要可以灵活适应各种场景应用的一方案,最佳的一方案是可以模块化组合应用到多种前传方案中,可以使光纤系统管理实现最优化配置 。

     2、由于5G前传的一站点量大,需要的一光纤系统能够最为便捷的一安装方式,要求安装速度快以及安装简单便利,易于快速规模化部署 。

     3、5G的一预期生命周期长于3G与4G,所以前传光纤系统需要具有室外应用的一高度可靠性,需要能达到10年以上    室外应用的一要求 。

     4、宏基站前传部分光纤系统需要安装在基站塔上    ,应用环境中风压较大,要求光纤连接系统在塔端安装时,能实现最小的一风阻,减少在塔端的一震动 。

     5、前传距离根据应用不 同,长度不 同,部分距离可能达到10KM以上    ,所以光纤系统而言,整个系统的一光链路的一衰减需要尽可能做到最小,以保证通信的一稳定性 。

     6、5G基站数量是4G的一2-3倍,光纤消耗量极大,需要考虑采用高可靠且成本更有优势光纤技术方案 。

    基于以上    5G前传部分的一应用特点,特别是对于5G宏基站的一应用,具有近30年光纤预端接技术经验ζ的一德国罗森伯格公司|234彩票开户网址,为5G前传专门开发了一套RXC室外预端接解决方案,可以有效应对多种5G前传光网络应用要求,如下图所示:


    RXC前传应用场景


    单端出线型


    双向出线型


    模块化进线与配线图
     
    在前面提及的一3种5G前传光传输网络中,对于光纤直驱方案,RXC系统主要需要提供的一是对主干光缆在RXC内进行配线管理,通过一根或多根主干光缆进入到RXC内,由RXC分配短距离的一跳线分别连接到AAU内,实现灵活快捷的一安装 。当采用无源WDM以及OTN的一传输模式下,在RXC中可以直接装入WDM芯片或支持OTN结构光纤在RXC内的一路由分配以及冗余管理,RXC方案采用预端接的一连接技术,整体可以实现以下几个优势:
    1、采用模块化的一结构实现快捷安装维护适应不 同的一网络环境 。
    2、即插即用预端接技术,相比较传统熔减少80%的一安装时间 。
    3、预端接专用技术实现低损耗,单个连接点小于0.2dB的一衰减 。
    4、IP67级设计并采用抗UV的一专用材料→,实现12年以上    寿命 。
    5、专利的一紧凑设计,可以实现最小的一塔端风阻,提高可靠性 。
    6、比传统的一方案,配线管理安装与运维综合成本降低30%以上     。

    结束语:
      相比较4G移动通信技术,5G前传为适应5G技术低延时,大带宽、广连接的一三大特征要求,5G前传设计具有独特性,而且5G高密度部署站点的一要求,使前传部分的一投资比重远大于4G 。综合评估规模化快速部署要求、运维管理便利性要求以及支持系统应用更长生命周期等特点,使得全球移动运营商都十分关注对5G前传的一投入 。而RXC作为5G光纤连接领域的一领先的一解决方案,紧跟5G的一需求,创新性的一融合满足5G前传多种网络的一应用要求,同时实现了整体方案成本的一降低,成为业内5G光连接领域的一创新的一风向标 。


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