文章來源： Rosenberger OIS
 
5G前傳概述

  在5G傳輸中，5G前傳十分關(guān)鍵。其中在技術(shù)方面，5G速率高（25Gbit/s-100Gbit/s甚至200G）、時(shí)延低（1毫秒）、同步時(shí)鐘精度高（單節(jié)點(diǎn)納秒級(jí)）。在成本方面，5G前傳中的AAU數(shù)量巨大，占接入承載網(wǎng)的成本比重明顯增加；多天線技術(shù)使前傳帶寬大幅增加，而光纖基礎(chǔ)設(shè)施將作為前傳通信的重要組成部分，在5G的網(wǎng)絡(luò)中，前傳對(duì)光纖資源消耗將會(huì)大幅增加，總體前傳部分投資相比較4G網(wǎng)絡(luò)將上升2-3倍。本文將重點(diǎn)探討基于光纖傳輸?shù)亩喾N架構(gòu)所支持前傳技術(shù)與應(yīng)用方式。

5G前傳的定義與應(yīng)用范圍

  前傳（Fronthaul）是指在網(wǎng)絡(luò)的接入層將C-RAN（一種新型的集中式基帶單元（BBU）蜂窩網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)）連接到5G移動(dòng)站點(diǎn)的遠(yuǎn)程獨(dú)立射頻拉遠(yuǎn)頭（RRH）。由于對(duì)C-RAN（通常被稱為云無線接入網(wǎng)或集中式無線接入網(wǎng)）部署的需求不斷增加，同時(shí)數(shù)據(jù)速率的提升，由光纖支持的前傳通信將越來越受到關(guān)注。

  在5G的網(wǎng)絡(luò)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(shí)際前傳的距離取決于網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)延的要求，如果低時(shí)延的情況下，AAU與DU之間的距離可能小于100米。在時(shí)延不敏感的場(chǎng)景下，當(dāng)DU可能采用集中式的部署，覆蓋范圍達(dá)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(qū)方案
  光纖直驅(qū)方案分為單纖單向和單纖雙向（Bi-direction，BIDI）兩種。AAU和DU設(shè)備之間的光纖連接單個(gè)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(qū)方案建設(shè)成本最低，時(shí)延等性能最好，因此已成為運(yùn)營(yíng)商5G前傳的考慮的方案，該方案將滿足大部分應(yīng)用場(chǎng)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(shù)量將大于4G，因此5G將消耗巨大的基站光纖資源，可節(jié)約一半光纖的BIDI方案比單纖單向方案更有應(yīng)用前景。5G前傳光纖直驅(qū)方案的優(yōu)勢(shì)是提升了光模塊速率，目前業(yè)內(nèi)一般采用25G的前傳光模塊速率。

光纖直驅(qū)方案圖示
 
 2、無源WDM方案
  無源WDM方案已廣泛應(yīng)用于需要節(jié)約光纖的場(chǎng)景，無源WDM方案根據(jù)波長(zhǎng)間隔分為粗波分和密集波分兩種。對(duì)于前傳主體采用粗波分方案。25G CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing，粗波分復(fù)用）前傳方案中AAU和DU上安裝的是CWDM模塊，兩端各設(shè)置1個(gè)無源合分波器，占用1芯光纜。目前業(yè)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(shù)難度不高。

WDM方案圖示
 
 3、OTN方案
  OTN（Optical Transport Network，光傳送網(wǎng)）為傳輸設(shè)備，采用時(shí)分復(fù)用的技術(shù)方式。由于其大帶寬、高可靠性、高安全性等優(yōu)點(diǎn)。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(diǎn)和DU兩端設(shè)置有源OTN設(shè)備，支持多個(gè)AAU通過OTN技術(shù)共享光纖資源。AAU和DU設(shè)備上安裝的單波長(zhǎng)模塊，兩端各設(shè)置1個(gè)有源OTN設(shè)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(qū)方案和波分復(fù)用的方案進(jìn)行對(duì)比可知，光線直驅(qū)方案成本低、安裝及維護(hù)簡(jiǎn)便，技術(shù)成熟度最高，光纖直驅(qū)方案作為光纖資源充足場(chǎng)景的5G前傳首選方案。在光纖資源緊張的場(chǎng)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(duì)光纖節(jié)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(shè)備承載備選方案。

5G前傳場(chǎng)景化的光纖連接與管理技術(shù)

  相比較之前的4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用場(chǎng)景相關(guān)，特別是延時(shí)高低對(duì)前傳網(wǎng)絡(luò)的部署與應(yīng)用關(guān)系很大，這決定了DU與AAU之間的連接距離以及光網(wǎng)絡(luò)的傳輸損耗要求。同時(shí)不同的光傳輸方式也與光網(wǎng)絡(luò)的部署有不同的要求。無論是光纖直驅(qū)還是無源WDM或OTN方案，需要的光纖連接與管理方案需要實(shí)現(xiàn)以下的幾個(gè)關(guān)鍵的要求：

 1、光纖系統(tǒng)需要可以靈活適應(yīng)各種場(chǎng)景應(yīng)用的方案，最佳的方案是可以模塊化組合應(yīng)用到多種前傳方案中，可以使光纖系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化配置。

 2、由于5G前傳的站點(diǎn)量大，需要的光纖系統(tǒng)能夠最為便捷的安裝方式，要求安裝速度快以及安裝簡(jiǎn)單便利，易于快速規(guī)�；�部署。

 3、5G的預(yù)期生命周期長(zhǎng)于3G與4G，所以前傳光纖系統(tǒng)需要具有室外應(yīng)用的高度可靠性，需要能達(dá)到10年以上室外應(yīng)用的要求。

 4、宏基站前傳部分光纖系統(tǒng)需要安裝在基站塔上，應(yīng)用環(huán)境中風(fēng)壓較大，要求光纖連接系統(tǒng)在塔端安裝時(shí)，能實(shí)現(xiàn)最小的風(fēng)阻，減少在塔端的震動(dòng)。

 5、前傳距離根據(jù)應(yīng)用不同，長(zhǎng)度不同，部分距離可能達(dá)到10KM以上，所以光纖系統(tǒng)而言，整個(gè)系統(tǒng)的光鏈路的衰減需要盡可能做到最小，以保證通信的穩(wěn)定性。

 6、5G基站數(shù)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(yōu)勢(shì)光纖技術(shù)方案。

基于以上5G前傳部分的應(yīng)用特點(diǎn)，特別是對(duì)于5G宏基站的應(yīng)用，具有近30年光纖預(yù)端接技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的德國(guó)羅森伯格公司，為5G前傳專門開發(fā)了一套R(shí)XC室外預(yù)端接解決方案，可以有效應(yīng)對(duì)多種5G前傳光網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用要求，如下圖所示：


RXC前傳應(yīng)用場(chǎng)景


單端出線型


雙向出線型


模塊化進(jìn)線與配線圖
 
在前面提及的3種5G前傳光傳輸網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)于光纖直驅(qū)方案，RXC系統(tǒng)主要需要提供的是對(duì)主干光纜在RXC內(nèi)進(jìn)行配線管理，通過一根或多根主干光纜進(jìn)入到RXC內(nèi)，由RXC分配短距離的跳線分別連接到AAU內(nèi)，實(shí)現(xiàn)靈活快捷的安裝。當(dāng)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(jié)構(gòu)光纖在RXC內(nèi)的路由分配以及冗余管理，RXC方案采用預(yù)端接的連接技術(shù)，整體可以實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：
1、采用模塊化的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快捷安裝維護(hù)適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。
2、即插即用預(yù)端接技術(shù)，相比較傳統(tǒng)熔減少80%的安裝時(shí)間。
3、預(yù)端接專用技術(shù)實(shí)現(xiàn)低損耗，單個(gè)連接點(diǎn)小于0.2dB的衰減。
4、IP67級(jí)設(shè)計(jì)并采用抗UV的專用材料，實(shí)現(xiàn)12年以上壽命。
5、專利的緊湊設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)最小的塔端風(fēng)阻，提高可靠性。
6、比傳統(tǒng)的方案，配線管理安裝與運(yùn)維綜合成本降低30%以上。

結(jié)束語：
  相比較4G移動(dòng)通信技術(shù)，5G前傳為適應(yīng)5G技術(shù)低延時(shí)，大帶寬、廣連接的三大特征要求，5G前傳設(shè)計(jì)具有獨(dú)特性，而且5G高密度部署站點(diǎn)的要求，使前傳部分的投資比重遠(yuǎn)大于4G。綜合評(píng)估規(guī)模化快速部署要求、運(yùn)維管理便利性要求以及支持系統(tǒng)應(yīng)用更長(zhǎng)生命周期等特點(diǎn)，使得全球移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都十分關(guān)注對(duì)5G前傳的投入。而RXC作為5G光纖連接領(lǐng)域的領(lǐng)先的解決方案，緊跟5G的需求，創(chuàng)新性的融合滿足5G前傳多種網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了整體方案成本的降低，成為業(yè)內(nèi)5G光連接領(lǐng)域的創(chuàng)新的風(fēng)向標(biāo)。