5G承载网前传部分的最新进展情况

今天，我想向大家汇报一下5G承载网前传部分的最新进展情况。

此前我介绍5G承载网和接入网的时候，曾经和大家说过，承载网和接入网之间存在紧密的联系。接入网的架构，直接影响了承载网的架构。

5G接入网相比4G，从原来的BBU+RRU+馈线+天线，变成了CU+DU+AAU。

4G接入网的组成部分：

BBU（基带处理单元，主要负责信号调制）

RRU（射频拉远单元，主要负责射频处理）

馈线（连接RRU和天线）

天线（主要负责线缆上导行波和空气中空间波之间的转换）

5G接入网的组成部分：

CU（Centralized Unit，集中单元）

DU（Distribute Unit，分布单元）

AAU（Active Antenna Unit，有源天线单元）

所以，5G承载网也随之变化，变成了前传、中传、回传三个部分。

5G承载网的组成部分：

前传：AAU和DU之间的部分

中传：DU和CU之间的部分

回传：CU和核心网之间的部分

目前，关于回传和中传部分，三大运营商的方案已经成熟，并且处于商用落地阶段。 但是，前传部分的解决方案，此前一直都在探索之中。 前传是最靠近5G AAU天线的传输环节。虽然它的带宽需求并没有回传那么高，但因为5G AAU数量庞大，导致5G前传规模庞大，所以，5G前传对成本非常敏感。

有5G AAU的地方，就有5G前传 如果前传方案的成本太高，势必影响整个5G承载网的投资金额。 此前，前传的解决方案主要包括四种，分别是：

光纤直驱

无源WDM/WDM-PON

有源设备（OTN/SPN/TSN）

微波

我们简单回顾一下。 第一种，光纤直驱方式。 每个AAU与DU全部采用光纤点到点直连组网，如下图：

这种方式会消耗大量的光纤资源，成本巨大。 第二种，无源WDM方式。 引入WDM波分威廉希尔官方网站 ，通过无源合分波器，将不同中心波长的光信号在同一根光纤中传输，达到节约光纤的目的。 如下图：

什么是WDM？WDM就是波分复用（Wavelength Division Multiplexing），是将两种或多种不同波长的光载波信号通过合波器汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中，以此进行数据传输的威廉希尔官方网站 。 不同中心波长的光信号（也被称为彩光）在同一根光纤中传输是不会互相干扰的。 和彩光（Colored）相对应的，是灰光（Grey）。灰光也叫白光或黑白光。它的波长是在某个范围内波动的，没有特定的标准波长（中心波长）。一般客户侧光模块会采用灰光模块。

采用无源WDM方式，虽然节约了光纤资源，但是因为是无源器件（无源：没有电源、能量源），也存在着运维困难，不易管理，故障定位较难等问题。 第三种，有源WDM/OTN/SPN方式。 在AAU站点和DU机房中配置相应的WDM/OTN/SPN设备，多个前传信号通过WDM威廉希尔官方网站 共享光纤资源。 如下图（OTN方式）：

这种方案相比无源WDM方案，组网更加灵活，方便维护，能力强大，同时光纤资源消耗并没有增加。 第四种，微波方式。 就是通过微波进行数据传输。但是它只适合位置偏远、视距空旷、光纤无法到位的非主流情况。本文不再讨论。

四种方式，说白了，其实也就是两种可选：要么方式②，无源波分，节约成本，但是运维困难；要么方式③，有源方案，什么都好，就是花钱。 本着省钱办大事的初衷，运营商们一直都倾向于使用方式②，也就是无源方案。但是，随着5G建设的深入，形势开始发生变化。 越来越多的5G接入网，开始向C-RAN的架构演进。这意味着，DU开始连接越来越多的AAU，前传的管理维护难度开始增加。

5~15站集中的中等规模C-RAN，将成为5G前传网络的主流场景。 未来规模还会不断增加。 因为无源方式无法进行有效维护，所以，一旦出现问题，只能是无线工程师从AAU离线开始发现，然后反馈给传输工程师，进行前传线路排查。 如果改用有源方案，一方面巨额的成本吃不消，另一方面，AAU侧根本也没有空间可以挂载硕大的OTN等有源设备。 于是乎，Duang~半有源方案出现了…… 所谓“半有源”，其实就是“一半有源，一半无源”——在无源的基础上，把DU侧或AAU侧改成有源。当然了，一般都是DU侧改有源，AAU侧保持无源状态。 也就是说，变成下面这样子：

半有源解决方案 半有源还分为两种类型，一种A型，DU侧部署有源设备，局端设备支持远端光模块的监测和控制，AAU侧无源。还有一种B型，在DU侧增加监测接口和有源的监测板卡，增加少量维护功能，AAU侧同样无源。 那么，半有源是如何实现增加维护功能的呢？ 答案在于两个词——调顶和OAM。 调顶，就是Pilot Tone，利用调频或调幅威廉希尔官方网站 在发射端为波长通道的主信号生成一个低速的光随路信号。 简单理解，调顶相当于在现有信号上“叠加”了一个小信号，不会干扰现有信号的传输，但是可以携带少量信息。 半有源调顶所携带的小信号，就可以承载轻量级OAM报文。OAM是什么？操作（Operation）、管理（Administration）、维护（Maintenance）。 也就是说，光链路诊断和LOS告警，光模块功率、温度、电流、电压告警等，都可以实现，大大增加了前传网络的维护能力。 正因为半有源方案兼顾了成本和维护能力，所以受到了运营商的青睐，现在成了主流趋势。例如中国移动，之前就推出了基于半有源的Open WDM方案，正在积极落地推广。

随着5G建设的深入，5G前传的需求场景已经逐渐清晰。25G已经成为公认的前传主流接口速率。

100MHz频谱，需要3个25G接口，如果是中移160MHz频谱，或者电信联通共建共享，200MHz频谱，就需要6个25G接口。 对于拥有3个AAU的基站站址来说，如果采用双纤双向（Duplex）的光纤直驱，需要12纤12路。

如果采用单纤双向（BiDi）的光纤直驱，少一半光纤，需要6纤12路。

采用半有源的话，甚至可以做到1纤12波，也就可以实现1站1纤（一个基站用1根光纤就够了）。在增加了维护能力的基础上，这个节省光纤（money）效果是非常明显的。

从2019年开始，5G前传相关的标准化工作已经全面启动。目前，CCSA、ITU-T等多个标准组织在同步进行相关标准的指定工作。国内的进度要稍微快一些。初步预计，2021年上半年，前传系统的标准化工作将初步完成。

产业化能力方面，恰好相反，国内要慢于国外。最关键的25G光模块光电芯片，国外厂商基本上具备了产业化的能力，而国内厂商整体上还处于研发或小批量阶段。

责任编辑：xj

原文标题：5G前传分析及最新进展

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