5G-PON：韓國5G前傳承載揭底

  韓國已商用5G，并已建設完成8萬多個5G基站，但連接基站(AAU)的關鍵通路——前傳網(wǎng)絡是怎樣的?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要應對大帶寬和低時延應用，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，圖片來源：中國電信

  5G RAN從 4G/LTE網(wǎng)絡的 BBU、 RRU 兩級結(jié)構(gòu)演進到 CU、DU 和 AAU 三級結(jié)構(gòu)：

  ?原BBU的非實時部分將分割出來，重新定義為CU(Centralized Unit，集中單元)，負責處理非實時協(xié)議和服務;

  ?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)，負責處理物理層協(xié)議和實時服務。

  相應的前傳網(wǎng)絡也分成三部分，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合設部署于CO(Central Office，中心局或主基站機房，AAU分布式部署于站點，DU和AAU之間采用eCPRI接口，組成前傳網(wǎng)絡。

  SKT前傳架構(gòu)演進史

  SKT早在4G時代就引入了C-RAN構(gòu)架，將BBU集中配置于主基站或CO機房，再通過光纖拉遠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三個過程。

  1)光纖直連

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

  光纖直連方案實現(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，SKT稱這個環(huán)形有源WDM網(wǎng)絡為“Cloud Belt”。

▲SKT的Cloud Belt構(gòu)架

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

  WDM相當于將1根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛擬”纖，從而實現(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)濟性和有效性。

  相對于光纖點到點直連方案，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)絡投資和運營成本。

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

  進入5G時代，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)、遠程節(jié)點(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)的輸入光信號中根據(jù)需要選擇出一個特定頻率的光信號。

  RN是無源設備，它不需要電源供電，可靈活安裝于室外各種場景。

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

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

  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(波分復用無源光網(wǎng)絡)技術(shù)，具備四大特點：

  1)易于部署和維護

  RN無需供電，設備體積小，可靈活安裝于各種場景。

  2)環(huán)形自愈保護

  主RN采用環(huán)形組網(wǎng)，在光纜發(fā)生中斷時，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)絡資源升級和擴展，來支持大幅提升的5G前傳容量，可節(jié)省網(wǎng)絡部署成本。

  4)全融合

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

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%的運維成本，且更具靈活性，易于網(wǎng)絡管理和擴展。