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5G前传网络带来的测量新挑战

更新时间:2020-05-25 10:10:51点击次数:1826次字号:T|T
随着5G网络的不断建设,5G时代已经到来。和4G相比5G前传网络有些什么新特点,又对光纤测量带来哪些挑战呢?



随着5G网络的不断建设,5G时代已经到来。5G带来了高带宽,广连接,高容量,低时延等特点。5G基站分为宏站、微站和皮站。由于5G频段更高,基站的覆盖范围缩短。其中,宏站覆盖范围在200米以上,微基站覆盖范围在100米左右,皮基站用于室分,覆盖范围几十米。5G移动承载网络围绕着这些技术特性。采用大规模超密集基站部署,基站拉远光纤替代传统的馈线电缆。为了实现5G信号的全覆盖,5G宏基站数量约为4G基站的2倍,小基站数量为4G基站的3倍。基站数量的倍增将催生5G承载网对光纤光缆资源的大量需求。巨量基站、海量的物联网接入、光纤化室内分布以及智慧城市的建设。我们即将面对的是一个庞大的光纤5G前传网络。光纤的部署将成为前传通信的重要组成部分。


面对新特点,4G时代的D-RAN组网模式在5G时代已经无法满足5G的大规模超密集天线部署需求。因此5G网络中采取新的C-RAN架构。接入网由BBURRU、天线重构为CU(Centralized Unit,集中单元)DU(Distribute Unit,分布单元)AAU(Active Antenna Unit,有源天线单元)AAU-DU为前传,DU-CU为中传,CU-核心网为回传。



目前国内运营商的5G前传网络有几种组网方式:光纤直驱、无源WDM、有源OTN等。



光纤直驱方案

光纤直驱方案分为单芯单向和单芯双向(Bi-directionBIDI)两种。AAUDU设备上分别安装白光模块,需要的光纤资源分别为6/3芯,如下图。单芯单向采用1310nm波长,单芯双向采用1270nm/1330nm波长。光纤直驱方案建设成本低,时延特性好,因此成为运营商5G前传的主要的方案之一。但由于一个基站三个天线扇区,一个基站就需要6芯光纤,光纤资源消耗很高。

方案优点:网络结构简单,安装及维护简便。方案缺点:需要大量的光纤资源,缺少监控和运维管理手段,没有保护倒换措施。



无源WDM方案

无源WDM方案也是目前运营商主要的前传组网方式,WDM技术可大幅节省光纤资源。WDM方案包括CWDM粗波分和DWDM密集波分两种。25G CWDM前传方案采用无源合/分波+彩光直驱方案,DU前端配置光合波器OMDAAU节点配置光分插复用器OADAAUDU之间采用1芯光缆。目前业界25G CWDM方案一般为6波或者12波,从1271nm-1611nm,通道间隔20nm。其中O波段的前6波用于5G前传。12波方案用于4G5G系统混传。采用单芯双向WDM技术,可以大幅节约光纤资源。另外,WDM方案引入了合/分波器,线路整体结构复杂、损耗较高,因此在WDM方案里功率预算是一个关键问题。

方案优点:节省光纤资源、成本较低、安装简单。方案缺点:结构复杂,网络对功率预算要求较高,缺少监控和运维管理手段,没有保护倒换措施。





OTN方案
OTN方式信号承载,采用时分复用的技术。接入OTN设备客户侧,映射和复用成高速的OTN信号并转换成彩光接口,进行波分复用后在一对光纤中传输,大幅节省光纤资源。有源OTN也成为5G前传网络探讨的方案。如下图所示,AAU站点和DU两端设置有源OTN设备,支持多个AAU通过OTN技术共享光纤资源。AAUDU设备上各设置1个有源OTN设备,一般占用2芯主干光纤。

采用OTN技术,通过时分复用技术可节省大量光纤资源,同时OTN带有丰富的开销管理字节,可以给网络提供更丰富的OAM功能和故障诊断能力,并可以支持网络保护。这一点是其他组网方式不具备的。但由于OTN设备是有源的,在前传网络组网中面临成本较高、网络复杂等问题。

方案优点:节省光纤资源、提供丰富的管理手段,高可靠性、高安全性,组网方面比较灵活,可支持环形,支持线路保护倒换。方案缺点:结构复杂,成本高。




另外还有WDM-PON方案,AAUDU两端分别设置ONUOLT,通过光分路器组成P2MPPON网路。



上述的5G前传组网方式各有优缺,适用的场景也各不相同。从现阶段来看,光线直驱方案结构简单、安装及维护简便,技术最成熟,光纤直驱方案作为光纤资源充足场景的5G前传首选方案。而WDM技术承载方案,可以节约大量的光纤资源。随着规模部署,WDM方案越来越被运营商青睐。


面对海量的光纤资源,如何有效的管理、维护、利用光纤网络,将成为5G前传网络的新挑战。我们知道无论光纤直驱还是WDM组网方式,目前都还属于光纤基础网络 “哑资源”,受限于无源特性,近似“黑盒”的管理效率低下,且极易出错。“因此,如何充分有效地利用FTTx大建设的光纤光缆等基础设施资源,将成为运营商5G和智慧城市低成本建设和差异化竞争的利器。”5G前传网络的光纤检测、管理和维护成为了重中之重。

在这里我们简单介绍一下5G前传网络的光纤检测新技术。



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