5G-PON：韓國5G前傳承載揭底

  韓國已商用5G，并已建設(shè)完成8萬多個(gè)5G基站，但連接基站(AAU)的關(guān)鍵通路——前傳網(wǎng)絡(luò)是怎樣的?本文將以SKT為例，揭底韓國5G前傳承載方案。

  5G RAN構(gòu)架簡介

  眾所周知，由于5G要應(yīng)對(duì)大帶寬和低時(shí)延應(yīng)用，RAN(無線接入網(wǎng))構(gòu)架發(fā)生了改變。

▲4G向5G的RAN構(gòu)架演進(jìn)，圖片來源：中國電信

  5G RAN從 4G/LTE網(wǎng)絡(luò)的 BBU、 RRU 兩級(jí)結(jié)構(gòu)演進(jìn)到 CU、DU 和 AAU 三級(jí)結(jié)構(gòu)：

  ?原BBU的非實(shí)時(shí)部分將分割出來，重新定義為CU(Centralized Unit，集中單元)，負(fù)責(zé)處理非實(shí)時(shí)協(xié)議和服務(wù);

  ?BBU的部分物理層處理功能將與原RRU合并為AAU (有源天線處理單元);

  ?BBU的剩余功能重新定義為DU(Distribute Unit，分布單元)，負(fù)責(zé)處理物理層協(xié)議和實(shí)時(shí)服務(wù)。

  相應(yīng)的前傳網(wǎng)絡(luò)也分成三部分，AAU和 DU之間是前傳(Fronthaul)，DU和CU之間是中傳(Middlehaul)，CU以上是回傳(Backhaul)。

  SKT的5G RAN采用C-RAN構(gòu)架，將CU和DU合設(shè)部署于CO(Central Office，中心局或主基站機(jī)房，AAU分布式部署于站點(diǎn)，DU和AAU之間采用eCPRI接口，組成前傳網(wǎng)絡(luò)。

  SKT前傳架構(gòu)演進(jìn)史

  SKT早在4G時(shí)代就引入了C-RAN構(gòu)架，將BBU集中配置于主基站或CO機(jī)房，再通過光纖拉遠(yuǎn)RRU。SKT的C-RAN前傳構(gòu)架經(jīng)歷了光纖直連、環(huán)形有源WDM、5G-PON三個(gè)過程。

  1)光纖直連

  光纖直連，即BBU池與每個(gè)RRU之間直接采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)組網(wǎng)。

  光纖直連方案實(shí)現(xiàn)簡單，但最大的問題是光纖資源占用很多，且隨著網(wǎng)絡(luò)容量上升，光纖資源需求越來越多。

  2)環(huán)形有源WDM

  就是在BBU和RRU之間的前傳(CPRI接口)采用環(huán)形有源WDM網(wǎng)絡(luò)，SKT稱這個(gè)環(huán)形有源WDM網(wǎng)絡(luò)為“Cloud Belt”。

▲SKT的Cloud Belt構(gòu)架

  WDM，即波分復(fù)用，是使用多個(gè)光波波長通過同一根光纖傳輸信息的技術(shù)。在發(fā)送端，多個(gè)攜帶不同信息流的不同波長的光信號(hào)在波長上復(fù)用在一起送到同一條光纖上進(jìn)行傳輸;在接收端，組合在一起的不同波長的光信號(hào)被一一分開(解復(fù)用)。

  WDM相當(dāng)于將1根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛擬”纖，從而實(shí)現(xiàn)在不增加光纖資源的前提下，極大提升傳輸容量，兼具經(jīng)濟(jì)性和有效性。

  相對(duì)于光纖點(diǎn)到點(diǎn)直連方案，基于環(huán)形有源WDM方案的Cloud Belt可大大減少光纖數(shù)量，節(jié)省光纖資源，降低網(wǎng)絡(luò)投資和運(yùn)營成本。

  但是，有源WDM要求傳輸末端必須是有源設(shè)備，因此需電力供電，占用空間較大，難以在無機(jī)房場(chǎng)景下部署，部署成本較高。

  進(jìn)入5G時(shí)代，隨著流量需求狂增，基站分布越來越密集，城市燈桿、廣告牌、街道墻體等地方都將掛上AAU天線，有源WDM方案在站址獲取、供電、安裝維護(hù)等方面成本太高，缺乏靈活性，為此，SKT提出了5G-PON解決方案。

  5G-PON

  SKT的5G-PON構(gòu)架圖如下：

  5G-PON主要由三大網(wǎng)元組成：CO終端(COT)、遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)(RN)和可調(diào)諧SFP光模塊(T-SFP)。

  COT：COT與DU或CU+DU一起部署于CO或主基站機(jī)房，其執(zhí)行WDM波長轉(zhuǎn)換、光鏈路監(jiān)視、RN管理和配置等功能。

  RN：RN是一個(gè)無源光波長路由器，包括了CWDM和DWDM濾波器，以從許多不同頻率(波長)的輸入光信號(hào)中根據(jù)需要選擇出一個(gè)特定頻率的光信號(hào)。

  RN是無源設(shè)備，它不需要電源供電，可靈活安裝于室外各種場(chǎng)景。

  所有的RN由COT統(tǒng)一管理，RN包括主RN和和子RN：主RN是一級(jí)節(jié)點(diǎn)，采用環(huán)形組網(wǎng);子RN是二級(jí)節(jié)點(diǎn)，采用星狀組網(wǎng)。

  主RN采用環(huán)形組網(wǎng)，具備自愈保護(hù)功能，若發(fā)生光纖中斷，環(huán)形組網(wǎng)可快速執(zhí)行切換保護(hù)。

  T-SFP：T-SFP安裝在AAU側(cè)，它是低成本的可調(diào)諧光模塊，沒有采用波長鎖定器。

  5G-PON系統(tǒng)采用的是集中的波長管理方式，由COT檢測(cè)和追蹤WDM濾波器的光功率信息等，并通過輔助管理和控制信道，反饋控制T-SFP的波長，從而降低成本。

▲安裝T-SFP，圖片來源：SKT

  簡而言之，SKT的5G-PON是一種有源+無源的混合解決方案，主要采用WDM-PON(波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，具備四大特點(diǎn)：

  1)易于部署和維護(hù)

  RN無需供電，設(shè)備體積小，可靈活安裝于各種場(chǎng)景。

  2)環(huán)形自愈保護(hù)

  主RN采用環(huán)形組網(wǎng)，在光纜發(fā)生中斷時(shí)，可迅速切換到備用線路，并通過反向迂回連通的方式保證基站服務(wù)不中斷。

  3)低成本

  5G PON采用WDM方式，基于現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)資源升級(jí)和擴(kuò)展，來支持大幅提升的5G前傳容量，可節(jié)省網(wǎng)絡(luò)部署成本。

  4)全融合

  與過去3G、4G和FTTH的光分配網(wǎng)絡(luò)相互獨(dú)立不同，5G-PON是一個(gè)全融合的前傳網(wǎng)絡(luò)，它為5G、4G和FTTH有線寬帶提供統(tǒng)一的光分配網(wǎng)絡(luò)。

圖片來源：SKT

  據(jù)SKT介紹，5G-PON方案可減少50%的安裝成本，以及減少70%的運(yùn)維成本，且更具靈活性，易于網(wǎng)絡(luò)管理和擴(kuò)展。