5G前傳的最新進展

大家好，我是小棗君。

今天，我想向大家匯報一下 5G 承載網(wǎng)前傳部分的最新進展情況。

此前我介紹 5G 承載網(wǎng)和接入網(wǎng)的時候，曾經(jīng)和大家說過，承載網(wǎng)和接入網(wǎng)之間存在緊密的聯(lián)系。接入網(wǎng)的架構(gòu)，直接影響了承載網(wǎng)的架構(gòu)。

5G 接入網(wǎng)相比 4G，從原來的 BBU+RRU+饋線+天線，變成了 CU+DU+AAU。

4G 接入網(wǎng)的組成部分：

• BBU（基帶處理單元，主要負責(zé)信號調(diào)制）RRU（射頻拉遠單元，主要負責(zé)射頻處理）饋線（連接 RRU 和天線）天線（主要負責(zé)線纜上導(dǎo)行波和空氣中空間波之間的轉(zhuǎn)換）

5G 接入網(wǎng)的組成部分：

• CU（Centralized Unit，集中單元）DU（Distribute Unit，分布單元）AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）

所以，5G 承載網(wǎng)也隨之變化，變成了前傳、中傳、回傳三個部分。

5G 承載網(wǎng)的組成部分：

• 前傳：AAU 和 DU 之間的部分中傳：DU 和 CU 之間的部分回傳：CU 和核心網(wǎng)之間的部分

目前，關(guān)于回傳和中傳部分，三大運營商的方案已經(jīng)成熟，并且處于商用落地階段。

但是，前傳部分的解決方案，此前一直都在探索之中。

前傳是最靠近 5G AAU 天線的傳輸環(huán)節(jié)。雖然它的帶寬需求并沒有回傳那么高，但因為 5G AAU 數(shù)量龐大，導(dǎo)致 5G 前傳規(guī)模龐大，所以，5G 前傳對成本非常敏感。

有 5G AAU 的地方，就有 5G 前傳

如果前傳方案的成本太高，勢必影響整個 5G 承載網(wǎng)的投資金額。

此前，前傳的解決方案主要包括四種，分別是：

• 光纖直驅(qū)
• 無源 WDM/WDM-PON
• 有源設(shè)備（OTN/SPN/TSN）
• 微波

我們簡單回顧一下。

第一種，光纖直驅(qū)方式。

每個 AAU 與 DU 全部采用光纖點到點直連組網(wǎng)，如下圖：

這種方式會消耗大量的光纖資源，成本巨大。

第二種，無源 WDM 方式。

引入 WDM 波分技術(shù)，通過無源合分波器，將不同中心波長的光信號在同一根光纖中傳輸，達到節(jié)約光纖的目的。

如下圖：

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什么是 WDM？WDM 就是波分復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing），是將兩種或多種不同波長的光載波信號通過合波器匯合在一起，并耦合到光線路的同一根光纖中，以此進行數(shù)據(jù)傳輸的技術(shù)。

不同中心波長的光信號（也被稱為彩光）在同一根光纖中傳輸是不會互相干擾的。

和彩光（Colored）相對應(yīng)的，是灰光（Grey）。灰光也叫白光或黑白光。它的波長是在某個范圍內(nèi)波動的，沒有特定的標準波長（中心波長）。一般客戶側(cè)光模塊會采用灰光模塊。

采用無源 WDM 方式，雖然節(jié)約了光纖資源，但是因為是無源器件（無源：沒有電源、能量源），也存在著運維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

第三種，有源 WDM/OTN/SPN 方式。

在 AAU 站點和 DU 機房中配置相應(yīng)的 WDM/OTN/SPN 設(shè)備，多個前傳信號通過 WDM 技術(shù)共享光纖資源。

如下圖（OTN 方式）：

這種方案相比無源 WDM 方案，組網(wǎng)更加靈活，方便維護，能力強大，同時光纖資源消耗并沒有增加。

第四種，微波方式。

就是通過微波進行數(shù)據(jù)傳輸。但是它只適合位置偏遠、視距空曠、光纖無法到位的非主流情況。本文不再討論。

四種方式，說白了，其實也就是兩種可選：要么方式②，無源波分，節(jié)約成本，但是運維困難；要么方式③，有源方案，什么都好，就是花錢。

本著省錢辦大事的初衷，運營商們一直都傾向于使用方式②，也就是無源方案。但是，隨著 5G 建設(shè)的深入，形勢開始發(fā)生變化。

越來越多的 5G 接入網(wǎng)，開始向 C-RAN 的架構(gòu)演進。這意味著，DU 開始連接越來越多的 AAU，前傳的管理維護難度開始增加。

5~15 站集中的中等規(guī)模 C-RAN，將成為 5G 前傳網(wǎng)絡(luò)的主流場景。未來規(guī)模還會不斷增加。

因為無源方式無法進行有效維護，所以，一旦出現(xiàn)問題，只能是無線工程師從 AAU 離線開始發(fā)現(xiàn)，然后反饋給傳輸工程師，進行前傳線路排查。

如果改用有源方案，一方面巨額的成本吃不消，另一方面，AAU 側(cè)根本也沒有空間可以掛載碩大的 OTN 等有源設(shè)備。

于是乎，Duang~?半有源方案出現(xiàn)了……

所謂“半有源”，其實就是“一半有源，一半無源”——在無源的基礎(chǔ)上，把 DU 側(cè)或 AAU 側(cè)改成有源。當然了，一般都是 DU 側(cè)改有源，AAU 側(cè)保持無源狀態(tài)。

也就是說，變成下面這樣子：

半有源解決方案

半有源還分為兩種類型，一種 A 型，DU 側(cè)部署有源設(shè)備，局端設(shè)備支持遠端光模塊的監(jiān)測和控制，AAU 側(cè)無源。還有一種 B 型，在 DU 側(cè)增加監(jiān)測接口和有源的監(jiān)測板卡，增加少量維護功能，AAU 側(cè)同樣無源。

那么，半有源是如何實現(xiàn)增加維護功能的呢？

答案在于兩個詞——調(diào)頂和 OAM。

調(diào)頂，就是 Pilot Tone，利用調(diào)頻或調(diào)幅技術(shù)在發(fā)射端為波長通道的主信號生成一個低速的光隨路信號。

簡單理解，調(diào)頂相當于在現(xiàn)有信號上“疊加”了一個小信號，不會干擾現(xiàn)有信號的傳輸，但是可以攜帶少量信息。

半有源調(diào)頂所攜帶的小信號，就可以承載輕量級 OAM 報文。OAM 是什么？操作（Operation）、管理（Administration）、維護（Maintenance）。

也就是說，光鏈路診斷和 LOS 告警，光模塊功率、溫度、電流、電壓告警等，都可以實現(xiàn)，大大增加了前傳網(wǎng)絡(luò)的維護能力。

正因為半有源方案兼顧了成本和維護能力，所以受到了運營商的青睞，現(xiàn)在成了主流趨勢。例如中國移動，之前就推出了基于半有源的 Open WDM 方案，正在積極落地推廣。

隨著 5G 建設(shè)的深入，5G 前傳的需求場景已經(jīng)逐漸清晰。25G 已經(jīng)成為公認的前傳主流接口速率。

100MHz 頻譜，需要 3 個 25G 接口，如果是中移 160MHz 頻譜，或者電信聯(lián)通共建共享，200MHz 頻譜，就需要 6 個 25G 接口。

對于擁有 3 個 AAU 的基站站址來說，如果采用雙纖雙向（Duplex）的光纖直驅(qū)，需要 12 纖 12 路。

如果采用單纖雙向（BiDi）的光纖直驅(qū)，少一半光纖，需要 6 纖 12 路。

采用半有源的話，甚至可以做到 1 纖 12 波，也就可以實現(xiàn) 1 站 1 纖（一個基站用 1 根光纖就夠了）。在增加了維護能力的基礎(chǔ)上，這個節(jié)省光纖（money）效果是非常明顯的。

從 2019 年開始，5G 前傳相關(guān)的標準化工作已經(jīng)全面啟動。目前，CCSA、ITU-T 等多個標準組織在同步進行相關(guān)標準的指定工作。國內(nèi)的進度要稍微快一些。初步預(yù)計，2021 年上半年，前傳系統(tǒng)的標準化工作將初步完成。

產(chǎn)業(yè)化能力方面，恰好相反，國內(nèi)要慢于國外。最關(guān)鍵的 25G 光模塊光電芯片，國外廠商基本上具備了產(chǎn)業(yè)化的能力，而國內(nèi)廠商整體上還處于研發(fā)或小批量階段。

好了，以上就是關(guān)于 5G 前傳的最新進展匯報。本文部分內(nèi)容參考了 6 月 5 日新基建 5G 發(fā)展論壇的嘉賓分享，大家有興趣的話可以去看回放視頻。