5G-PON：韩国5G前传承载揭底

  韩国已商用5G，并已建设完成8万多个5G基站，但连接基站(AAU)的关键通路——前传网络是怎样的?本文将以SKT为例，揭底韩国5G前传承载方案。

  5G RAN构架简介

  众所周知，由于5G要应对大带宽和低时延应用，RAN(无线接入网)构架发生了改变。

▲4G向5G的RAN构架演进，图片来源：中国电信

  5G RAN从 4G/LTE网络的 BBU、 RRU 两级结构演进到 CU、DU 和 AAU 三级结构：

  ?原BBU的非实时部分将分割出来，重新定义为CU(Centralized Unit，集中单元)，负责处理非实时协议和服务;

  ?BBU的部分物理层处理功能将与原RRU合并为AAU (有源天线处理单元);

  ?BBU的剩余功能重新定义为DU(Distribute Unit，分布单元)，负责处理物理层协议和实时服务。

  相应的前传网络也分成三部分，AAU和 DU之间是前传(Fronthaul)，DU和CU之间是中传(Middlehaul)，CU以上是回传(Backhaul)。

  SKT的5G RAN采用C-RAN构架，将CU和DU合设部署于CO(Central Office，中心局或主基站机房，AAU分布式部署于站点，DU和AAU之间采用eCPRI接口，组成前传网络。

  SKT前传架构演进史

  SKT早在4G时代就引入了C-RAN构架，将BBU集中配置于主基站或CO机房，再通过光纤拉远RRU。SKT的C-RAN前传构架经历了光纤直连、环形有源WDM、5G-PON三个过程。

  1)光纤直连

  光纤直连，即BBU池与每个RRU之间直接采用光纤点到点组网。

  光纤直连方案实现简单，但最大的问题是光纤资源占用很多，且随着网络容量上升，光纤资源需求越来越多。

  2)环形有源WDM

  就是在BBU和RRU之间的前传(CPRI接口)采用环形有源WDM网络，SKT称这个环形有源WDM网络为“Cloud Belt”。

▲SKT的Cloud Belt构架

  WDM，即波分复用，是使用多个光波波长通过同一根光纤传输信息的技术。在发送端，多个携带不同信息流的不同波长的光信号在波长上复用在一起送到同一条光纤上进行传输;在接收端，组合在一起的不同波长的光信号被一一分开(解复用)。

  WDM相当于将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，从而实现在不增加光纤资源的前提下，极大提升传输容量，兼具经济性和有效性。

  相对于光纤点到点直连方案，基于环形有源WDM方案的Cloud Belt可大大减少光纤数量，节省光纤资源，降低网络投资和运营成本。

  但是，有源WDM要求传输末端必须是有源设备，因此需电力供电，占用空间较大，难以在无机房场景下部署，部署成本较高。

  进入5G时代，随着流量需求狂增，基站分布越来越密集，城市灯杆、广告牌、街道墙体等地方都将挂上AAU天线，有源WDM方案在站址获取、供电、安装维护等方面成本太高，缺乏灵活性，为此，SKT提出了5G-PON解决方案。

  5G-PON

  SKT的5G-PON构架图如下：

  5G-PON主要由三大网元组成：CO终端(COT)、远程节点(RN)和可调谐SFP光模块(T-SFP)。

  COT：COT与DU或CU+DU一起部署于CO或主基站机房，其执行WDM波长转换、光链路监视、RN管理和配置等功能。

  RN：RN是一个无源光波长路由器，包括了CWDM和DWDM滤波器，以从许多不同频率(波长)的输入光信号中根据需要选择出一个特定频率的光信号。

  RN是无源设备，它不需要电源供电，可灵活安装于室外各种场景。

  所有的RN由COT统一管理，RN包括主RN和和子RN：主RN是一级节点，采用环形组网;子RN是二级节点，采用星状组网。

  主RN采用环形组网，具备自愈保护功能，若发生光纤中断，环形组网可快速执行切换保护。

  T-SFP：T-SFP安装在AAU侧，它是低成本的可调谐光模块，没有采用波长锁定器。

  5G-PON系统采用的是集中的波长管理方式，由COT检测和追踪WDM滤波器的光功率信息等，并通过辅助管理和控制信道，反馈控制T-SFP的波长，从而降低成本。

▲安装T-SFP，图片来源：SKT

  简而言之，SKT的5G-PON是一种有源+无源的混合解决方案，主要采用WDM-PON(波分复用无源光网络)技术，具备四大特点：

  1)易于部署和维护

  RN无需供电，设备体积小，可灵活安装于各种场景。

  2)环形自愈保护

  主RN采用环形组网，在光缆发生中断时，可迅速切换到备用线路，并通过反向迂回连通的方式保证基站服务不中断。

  3)低成本

  5G PON采用WDM方式，基于现有的光纤网络资源升级和扩展，来支持大幅提升的5G前传容量，可节省网络部署成本。

  4)全融合

  与过去3G、4G和FTTH的光分配网络相互独立不同，5G-PON是一个全融合的前传网络，它为5G、4G和FTTH有线宽带提供统一的光分配网络。

图片来源：SKT

  据SKT介绍，5G-PON方案可减少50%的安装成本，以及减少70%的运维成本，且更具灵活性，易于网络管理和扩展。