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WDM-PON承载5G应用场景和技术研究

1.WDM-PON 承载5G应用场景

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。

WDM-PON承载5G应用场景和技术研究

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

WDM-PON承载5G应用场景和技术研究

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:

WDM-PON承载5G应用场景和技术研究

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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