信通院：5G前传多种方案并存，聚焦共性、协同发展至关重要

发布日期：2020-06-11 08:52:05  浏览次数：3184 来源：通信世界网

随着5G规模化商用部署节奏加速，国内运营商新建5G基站数量年内预计将达到60万量级，如何选择合适的前传技术以满足5G多业务差异化应用需求至关重要，基于波分复用（WDM）的前传技术方案成为业界关注的焦点。

本文在介绍5G前传关键需求的基础上，重点围绕5G前传WDM技术方案典型类型、产业化发展现状、国际国内标准化工作进展、未来发展态势等进行了分析，最后提出了相关发展建议。

5G前传呈现多维需求，25Gbit/s成为典型承载速率

5G RAN（无线接入网）的整体部署方案与4G网络趋同，主要基于DRAN（分布式无线接入网）和CRAN（集中式无线接入网）两种典型方式，但基站功能单元的构成相对4G发生较显著变化，综合应用需求及技术特性等将基站的功能单元重新进行了划分。考虑业务提供能力、信号处理效率、资源协同共享和RAN云化应用等因素，5G基站主要分为CU（集中单元）、DU（分布单元）、AAU（有源天线单元）等功能单元，其中AAU和DU之间、DU和CU之间以及CU和核心网之间信息传输分别由前传网络、中传网络和回传网络承担，目前中回传网络方案已经确定，而AAU和DU（或DU+CU合设）之间采用何种前传方案近两年引发业界重点关注。

相对4G基站，面对特定应用场景，5G业务的接入速率、传输时延、时间同步精度等关键性能参数要求提升一个量级以上，作为5G承载网络的前端，前传网络的接口速率与传输容量、时延处理、时间同步传递特性等变得尤为关键。另外，考虑到基站实际部署条件、5G前传网络应用部署规模等，5G前传方案选择还要兼顾接入光纤资源限制、网络运维监测能力、低成本部署等多维需求。

目前典型的前传可选方案包括光纤直驱（单纤单向或单纤双向）、WDM(含无源WDM方案、半有源WDM方案、有源WDM方案)及其他有源传输技术等。考虑5G商用初期业务量、有源前传技术成熟程度、建网时效性等多种因素影响，预计5G部署的初期以光纤直驱和无源WDM两种方案为主，同时根据技术成熟度启动有源WDM方案的逐步应用，后续随着5G网络部署规模扩大，尤其是CRAN小集中和大集中部署模式的逐步规模应用，基于半有源WDM的前传方案占比将显著提升。

另外，综合考虑5G业务可用频谱带宽显著增加、基站处理功能重新分割等因素，面向5G的前传典型接口速率发生了变化，原有4G基站BBU（基带处理单元）和RRU（远端射频单元）之间基于10Gbit/s速率的CPRI（通用公共无线接口）接口已无法全部满足5G基站DU和AAU之间的前传需求，25Gbit/s已成为5G前传eCPRI(演进型CPRI)接口的典型速率。

多种WDM前传方案并存，产业化能力加速同步推进

面对大容量、低时延、光纤资源短缺等传输应用需求，基于WDM的5G前传方案出现了CWDM（粗波分复用）、DWDM（密集波分复用）、LWDM（基于以太网通道的波分复用）、MWDM（中等波分复用）等多种并存技术方案（可统称为xWDM方案），如果结合无源、半有源和有源等部署模式，基于WDM技术的具体实现方案会更多。

目前这些前传WDM方案的共性特性主要包括采用25Gbit/s的传输速率、优选单纤双向和半有源工作方式、增加在线维护管理机制、力求低成本等，但在传输容量、光模块及合分波器件中心波长、波长是否可调、管控开销实现机制等方面依然存在典型差异，同时业界对于这些WDM前传方案的特性评价存在不同观点，结合运营商原有建设及运维实际需求，对于前传有源WDM的部署方案选择出现非归一分歧，目前整体上呈现按需并行发展的态势。

目前国内已有多个传输设备厂商同步研制基于多种WDM前传方案中的一种或多种设备，关键的核心光电芯片，譬如基于25Gbit/s速率的激光器、调制器及驱动单元、接收机、跨阻放大器等，国内芯片器件商和部分设备商已初具商用产品的自研制备能力。

考虑到5G部署应用需求的紧迫性，为了加速推进相应WDM前传方案成熟并协同发展，近两年IMT-2020(5G)推进组的5G承载工作组协同研究机构、运营商、设备商、模块器件芯片商等积极开展5G前传整体方案的研究以及关键光模块评测工作。另外，三大运营商围绕各自侧重关注的前传WDM方案已开展或近期准备开展5G前传设备样机的测试验证工作——中国移动、中国电信、中国联通分别聚焦MWDM技术方案、LWDM技术方案、基于波长可调的DWDM技术方案等持续开展半有源WDM关键参数规范和测试评估工作。

考虑到5G网络建设的紧迫性，初期选择基于无源CWDM作为主要候选方案之一开展5G前传部署已获得运营商共识，基于25Gbit/s或25Gbit/s和10Gbit/s速率并存的无源CWDM方案已在今年的部分运营商集团总部及多个运营商省公司的5G建设集采招标中明确采用，基于半有源的xWDM方案有望加速推进，以便尽快实现产业化规模部署应用。

前传标准化工作逐步启动，聚焦共性协同发展至关重要

5G前传的国际国内标准化工作主要由ITU-T、CCSA等标准组织负责制定，近两年已有多个与5G前传有关的标准立项并已开展研究工作，三大运营商近期也各自启动或初步完成了内部企业标准的制定。

在国际方面，ITU-T的SG15 Q6主要承担光传输物理层的标准化工作，2019年已启动立项了面向5G前传应用需求25Gbit/s WDM的标准化工作，主要围绕G.698.x系列（G.698.1/G.698.2/G.698.4）标准进行增加25Gbit/s速率的修订，包括基于固定波长（G.698.1/G.698.2）和可调波长（G.698.4）的DWDM方案。另外，考虑到在现有版本的CWDM标准G.695中，25Gbit/s速率接口仅支持2km量级、4个波长通路的短距离互联，SG15 Q6也启动了是否面向前传应用需求开展基于25Gbit/s速率CWDM技术标准的文稿讨论，这就涉及到和DWDM方案如何明确区分应用场景的问题。

在国内方面，CCSA TC6 WG1 2019年也正式立项了面向CWDM、DWDM、LWDM、MWDM的传输系统以及前传WDM系统总体架构标准项目，TC6 WG4也同期立项了4种WDM技术方案对应的光模块标准项目，目前均在正在加速制定之中，预计到2021年上半年整体制定完成，这将进一步助力5G WDM前传方案的部署应用。

5G前传xWDM方案并存发展的态势预计短期内依然持续，鉴于实际应用需求趋同，实现方案技术机理类似，采用不同中心参数的器件导致产业链细分支路过多，这在一定程度上影响前传产业链的规模协调发展。为了尽可能降低多方案并行带来的潜在影响，建议5G前传相关业界从部署需求、传输性能优化、低建设成本及便捷运维管理、产业链良性发展等多方面综合考虑，加强多方案共性技术协同推动，统一管控模型及OAM(运行管理维护)机制，进一步优化和完善产业发展格局，多方位助力5G网络快速部署。