中国联通沈世奎:5G前传技术及应用白皮书

ICCSZ讯 1月8日,协同创新 光耀未来——新一代光传送网发展论坛2019年度大会(NGOF)在深圳盐田凯悦酒店圆满举办。大会上,中国联通网络技术研究院高级工程师沈世奎发表了题为《5G前传技术及应用白皮书》的演讲,分析了5G网络的发展、5G前传需求、5G前传技术方案,前传网络建设与统一管控的应用建议与展望。

沈总提到,基于城域网基础资源现状,5G前传建设将会消耗大量城域接入层光纤资源,包括接入主干和配线段光纤。光纤资源的稀缺性是当前5G前传技术蓬勃发展重要前提。

 

5G前传的基本需求

对接口速率、接口数量、时延、同步、工作环境、可管理性都有要求。

接口速率:在sub6G低频段100MHz谱宽,64T/64R Massive MIMO,采用eCPRI 接口的5G前传速率为25Gb/s。目前主要5G设备都采用25G接口,部分厂家是2X10G接口。

接口数量:单宏站,100MHz频谱,需要3个25G接口,200MHz频谱下,需要6个25G接口,在与4G共站以及更宽频谱资源时,单个基站将会需要6个/12个前传接口。

可维护管理性:百万量级海量节点,应具备简单高效可维护管理能力,降低网络建设和运维复杂度,从而降低网络总体成本。

目前5G前传的主要技术方案有光纤直驱,而单纤双向光纤直驱是C-RAN光纤资源充裕下首选方案。

沈总还提到由中国电信主导的标准化工作,已完成,目前产业链成熟,可堪规模量产及应用。

100MHz频谱需要3芯光纤,200MHz频谱需要6芯光纤,光纤资源消耗较大。应用时需区分AAU侧和DU侧光模块。

5G前传技术方案——WDM技术

沈总提到,WDM技术是光纤直驱外最有效解决方案,多个扇区通过不同波长共享光纤资源,进一步提高纤芯利用率,解决光纤稀缺区域建站需求。

5G前传技术方案——基于CWDM

3波道/6波长方案,满足单个100MHz频谱:3通道,需6个CWDM波长,优选1271、1291、1311、1331、1351和1371nm。前4波,目前有DML+PIN的低成本方案,但1351nm和1371nm采用DML时色散代价较大,会导致功率预算不足。

6波道/12波长方案,满足2个100MHz频谱:6通道,需12个CWDM波长,在1271-1371nm的6个波长,增加1471-1571nm的6个波长,色散原因需要用到EML,相比于前6个波长成本很高,产业链不支持。

如单站明确要求6通道,则在不增加光纤资源的前提下,无源CWDM方案无法满足。变通方式为增加一套CWDM系统。

5G前传技术方案——基于LAN-WDM

LAN-WDM技术,通道间隔约4.4nm,参考IEEE802.3标准波长,在0波段可获得更多波长,色散代价小,通过TEC温控满足工业级应用要求。

100G LR4光模块应用较多,LR8后4个波长DML产业链比较成熟,具备批量生产条件,LR8前4波长,LR8应用较少,当前有EML和DML方案,其中DML方案沿在样品阶段。

LAN-WDM采用固定波长,建设和运维中存在波长识别困难,不全球管理等问题。因波长差异,备品备件型号和数量较多。拟采用调顶方式实现简单OAM管理功能。

NGOF一下步将结合应用需求推动标准化和产业化,未来综合考虑产品成熟度、性价比等因素,适时推动现网部署。国内5G网络建设中,暂未采用该方案,国外运营商有少量诮用部署。

扩展至12波长方式业内有多种组合,考虑重用CWDM产业链,业内主要聚焦方案1和3。

5G前传技术方案——基于DWDM

沈总演讲提到,DWDM下沉成为行业发展趋势。

基于ITU-T G.698.4(前G.metro)标准,采用波长可调谐DWDM光模块,具备端口无关,波长自适应特性,系统容量大,且极大简化网络建设和运维,并减少备品种类和数量。

关键技术:低成本可调谐激光器,波长可调范围包括6波、12波、20波和40波等。基于小信号调制(调顶)的消息通道机制,实现波长自动适配和远程管控。

沈总提到,当前的进展是:多个模块商样品测试验证中。可独立部署,也可作为瑞有网络扩展。已纳入统一管控系统。

WDM前传技术标准化进展

沈总表示,NGOF将继续协同成员单位,开展标准化工作,加速产业化,推动方案收敛和聚焦,保障我国5G网络建设步入快车道。

WDM前传方案部署型态多样化——有源型、半有源A型、半有源B型、无源型

WDM前传方案合分波实现及部署

实际部署时,可单独使用TFF或AWG,也可以AWG与TFF配合使用

为增强前传网络运维能力,建议在局房内DU侧合分波器需增加双向监测口,可实现对DU侧、链路和AAU侧的监测,接入OSA/OCM/OTDR等维护仪表。

在DU侧,合分波器可随有源型设备共同部署,或安装旋转在DU设备旁。在AAU侧,合分波器可以室外设备型态安装在AAU侧设备旁,也可以安装在光交箱或光缆分纤箱/盒里,需要考虑防护需求及安装固定方式,且需满足工业级温度。

前传技术方案总结分析

 

前传网络建设、运维与管控

建设模式

·无线设备商统一集成和提供,包括光纤直驱和无源CWDM方案

·运营商独立采购,包括光纤直驱和无源CWDM方案

·传输承载设备商提供,与回传网络异厂家

运维能力

·无源方案:业务开通简单,但不具备OAM、保护和故障定界功能,光缆故障无法定界;

·有源方案和半有源方案:设备安装调试稍复杂,具备完美OAM功能。

运维与管控

·无线负责:作为RAN网络一部分,适合光纤直驱和无源CWDM方案,无法保障维护性能。

·传输承载负责:统一运维-纳入相应城域OTN、IPRAN等网络;前传独立运维-需要通过带外独立管理通道(DCN)或依赖回传网提供管理通道。

5G前传应用建议与展望

总体原则:

·固移整合,综合承载;

·资源保障,适度超前;

·质量保障,成本优先;

·统一管控,界面清晰;

最后,沈总提到,前传方案选择时,必须统筹考虑网络建设成本和生命周期中维护成本,而不仅仅是初期光模块成本。

并提及后续建议,当资源充足时,优先采用BiDi光纤直驱方案,同时提前考虑WDM技术引入。推进12波甚至更多波道的低成本WDM方案,充分利用WDM容量大优势,提升光纤利用率。进一步推动可调谐DWDM成熟完善,降低成本。协同多方力量,解决半有源等方案管理维护问题,提高前传网络管理维护能力。

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