5G承載網(wǎng)前傳部分的最新進展情況

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：

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?shù)募夹g(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）?；夜庖步邪坠饣蚝诎坠?。它的波長是在某個范圍內(nèi)波動的，沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(dāng)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(rèn)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(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)全面啟動。目前，CCSA、ITU-T等多個標(biāo)準(zhǔn)組織在同步進行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：5G前傳分析及最新進展

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