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WDM-PON如何支持5G应用:关键技术及场景解析

随着移动互联网的飞速发展,以及物联网等新型应用的不断涌现,第五代移动通信技术(5G)应运而生。为了应对未来爆炸性的移动数据流量增长和海量设备连接5G技术成为通信行业的新宠。
在5G网络架构中,前传网络架构起着至关重要的作用。它负责将无线信号从前端设备传输到后端设备,实现无线信号的传输和处理。5G前传网络架构经历了从单节点到两级架构的演变。两级架构包括CU(CONTrol Unit)和DU(Data Unit),CU负责非实时的无线高层协议栈功能,同时支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署;DU则负责处理物理层功能和实时性需求的层2功能。
在5G前传网络中,传输网的大接口需求日益增长,这为WDM-PON技术在5G承载中的应用提供了新的机遇。WDM-PON技术具有大带宽、长距离传输、高可靠性等优势,能够满足5G前传网络的需求。
WDM-PON技术在5G承载中的应用场景主要包括以下几种:
1. 基站选址压力:在基站选址困难或需要释放BBU机房的情况下,可以将DU位置上移并集中部署,利用WDM-PON进行前传接口的承载。
2. 密集城区部署:在密集城区需要集中部署DU池的情况下,WDM-PON技术可以满足高密度网络部署的需求。
3. 新建场景:对于既有有线业务和无线业务的运营商的新建场景,WDM-PON技术能够有效满足前传接口的承载需求。
WDM-PON技术实现的关键技术主要包括:
1. 无色ONU技术:即ITU-T G.989.2和CCSA WR WDM-PON标准明确可调技术实现无色ONU。
2. 辅助管理通道(AMCC)技术:包括RF Pilot-tone和Baseband Overmodulation。
WDM-PON技术在5G承载中具有重要意义,主要体现在以下几个方面:
1. 提高网络传输效率:WDM-PON技术可以实现大带宽、长距离传输,满足5G前传网络对带宽和传输距离的要求。
2. 降低网络部署成本:WDM-PON技术可以实现灵活的网络部署,降低网络部署成本。
3. 提高网络可靠性:WDM-PON技术具备高可靠性,可以有效降低网络故障率。
总之,WDM-PON技术在5G承载中的应用前景广阔,将为5G网络的快速发展提供有力支撑。随着相关技术的不断成熟和优化,WDM-PON技术将在5G时代发挥越来越重要的作用。

1.WDM-PON 承载5G应用场景

WDM-PON如何支持5G应用:关键技术及场景解析

1.1 前传网络架构定义

随着移动互联网迅猛发展和物联网等多种新型应用不断涌现,为应对未来爆炸性的移动数据流量增长和海量设备连接,第五代移动通信(5G)技术应运而生。

2015年,ITU-R正式定义了5G的三类典型应用场景:eMBB,mMTC和URLLC。eMBB对应的是3D/超高清视频等大流量移动宽带业务,mMTC对应的是大规模物联网业务,而URLLC对应的是如无人驾驶、工业自动化等需要低时延高可靠连接的业务。

2016年11月28日中国移动发布了迈向5G C-RAN需求、架构和挑战白皮书

图1  BBU研究架构:从4G单节点到5G CU/DU两级架构

5G BBU功能将被重构为CU 和DU两个功能实体(见图1),CU主要包括非实时的无线高层协议栈功能,同时支持部分核心网功能下沉和边缘应用业务的部署,DU设备主要处理物理层功能和实时性需求的层2功能,前传分为两级,一级前传和二级前传。

CU的存在实现了原有BBU的部分功能集中,即兼容了完全的集中化部署,也支持分布式的DU部署。

两级前传C-RAN架构为DU池化或CU池化提供了网络支持。其中一级前传就是Fronthaul,可以支持eCPRI等前传协议;二级前传又称Midhaul(中传)。Fronthaul和Midhaul针对不同的5G业务有不同的时延和带宽要求。

5G前传和回传的大带宽需求,带动传输网的大接口需求,主要包括高速以太网接口或OTNDWDM等传输接口。同时随着eCPRI新的前传接口定义,网络架构演进为支持DU、CU池化的新型架构,对无线接入和5G承载提出了新的机遇和挑战。

1.2 WDM-PON 承载5G应用场景

图2 5G新建场景或热点地区场景

WDM-PON在5G中的典型应用场景见上图2。

当运营商有基站选址压力,或需要释放BBU机房的情况,或密集城区需要集中部署DU池,在这些场景下可将DU位置上移并集中部署。尤其针对既有有线业务和无线业务的运营商的新建场景非常适合采用WDM-PON进行前传接口的承载。OLT可利用接入机房优势,集中化部署DU,DU池和OLT共站址,针对5G URLLC业务,建议CU也与OLT, DU共站址。DU池化共站会使DU之间协同需求(如CoMP)的用户面数据传输路径更近;DU和CU共站,则可使Midhaul消失,5G RAN用户面传输时延更小。

2. WDM-PON技术实现及其5G承载的意义

WDM-PON体系架构:

图3  WDM-PON体系架构

WDM-PON的关键技术当前主要关注:无色ONU技术,即ITU-T G.989.2和CCSA WR WDM-PON标准明确可调技术实现无色ONU;另外一个是辅助管理通道(AMCC)技术,即RF Pilot-tone 和Baseband Overmodulation。

WDM-PON方案中,光模块技术、OAM管理、保护倒换等关键技术的发展对WDM-PON的5G承载大规划使用起着重要的作用。相关协议正在标准组织中讨论和制定。

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