光纖傳送網基礎上的5G移動通信前傳關鍵技術

姜麗 楊曉東

摘要

本文對5G移動通信網絡發展現況進行了簡單的闡述，分析了C-RAN基本結構，探討了光纖傳送網基礎上的5G移動通信前傳關鍵技術，以期為廣大研究相同問題的人士提供參考。

【關鍵詞】光纖傳送網 移動前傳網絡 分割層物理處理

相關調查報告表明，移動前傳是近期在集中式或者云無線接入網結構中衍生出來的一種新技術。現階段，前傳網絡多數采用的是CPRI，可是思考到5G移動通信的需求，必須要有更為復雜、更多的扇區和天窗數量，來獲取到很高的信號帶寬。而單個RRU對于數據傳輸提出了高要求，常常達到上百G，即使是對其進行壓縮，也很難采用現階段的通用公共無線接口來傳輸，所以必須要建立新的前傳結構。

1 5G移動通信網絡發展現況

由4G演變成5G，不單單可以提高速率與性能而且還會將全智能化發展成5G時代的重要特點。現階段，全世界的移動設備供應商和移動通信系統管理人員還處在協作的階段，同時進行了移動頻譜管理合作，在技術研究領域，營銷與服務行業構建了一體化移動通信網絡，在5G時代中，智能手機下載速度通過預測可以達到1千兆比特，而且還會增長。這些跡象表明， 5G會在全球范圍內進行推廣，與此同時對我國居民生活會帶來很大的影響。可是，現如今，5G關鍵技術依舊處在研發過程中，需要相關人員進行深入探索與研究。

2 C-RAN結構

以往的基站關鍵設備就是數字化信號處理系統、接收與射頻傳輸系統。接口是人們經常看見的CPRI接口，有數據鏈路層以及物理層這兩個部分。伴隨無線接入網口的持續發展，云計算等虛擬技術的5G無線接口誕生了，構成了信息前傳技術，而信息前傳是大數據發展過程中衍生出來的產物。

3 基于光纖傳送網的5G移動通信前傳技術

3.1 純模擬信號傳輸前傳網絡IFOF

在5G移動通信網絡之中的RRU結構非常復雜，與此同時會和多入多出技術相整合。為充分滿足該要求，波分復用網絡光載中頻技術在前傳網絡中盛行。倘若RRU里面有M個扇區，同時各個扇區里面設置了很多的天線，則光載天線的鏈路里面就有M*N個中頻載波，攜帶基帶信息的中頻載波可以經過波分復用到每一個光纖中。此種傳輸系統與以往的波分復用系統相比，其優勢更大一些，在光載中頻系統里面，各個波長均能夠具備很多的傳輸中頻，因此，這一系統可以對波長開展科學且有效的管理。可是，這一系統的缺點是傳輸容量常常會遭受到半導體激光器固有非線性的制約。另外，長期演進增強系統的信號常常會比風駿功率比的特性高，所以和單載波調制信號展開比較，常常更易于被非線性失真所影響。

3.2 物理層功能重構前傳網絡

為了把移動前傳網絡運行成本費用減少，使前傳網絡更為經濟且有效，通常需要把光傳輸帶寬控制在10Gbit/s內。雖然IQ數據壓縮技術能夠將傳輸的帶寬減少，可是現階段壓縮一半或三分之一的帶寬是無法滿足傳輸需求的。因此，在處理傳輸帶寬問題的時候，比較有效的處理方法就是把RRH和BBU間的功能分割點轉變。該方案是模擬與數字處理方案的一種平衡，構建一種分割物理層處理基礎上的新結構，如此不僅可以降低光傳輸帶寬，與此同時還具備協作多點傳輸的表現。在SPP結構基礎上，基站功能被分割為無線信道編碼與別的無線調制和MIMO處理，這個時候前傳網絡最大光傳輸帶寬是由下行鏈路無線數據帶寬大小來決定的，而相似于MAC和物理層之間的分割。除此以外，雖MIMO處理功能被分散，可是在分割物理層處理結構的基礎上卻可以經過額外的信號解決實現聯合傳輸與接收功能。

3.3 純數字信號通用公共無線接口協議前傳網絡

（1）根據短時間的效益看，前傳網絡部署還是在以往的2.5與5Gbit/s的基礎上構建的通用公共無線接口（CPRI），這一個系統的優點就是結構整體建造簡單，同時成本低，特別適合部署在室外，可以確保其可靠性。在這一系統里面，一條鏈路主要是使用功能來傳輸信息，而還有一條鏈路是使用來監控鏈路傳輸過程。這一部署方案可以明顯將光纖需求量減少，可是會增加網絡管理維護工作的負擔。在波分復用前傳網絡核心技術的基礎上，采用反射式半導體光放大器可以實現無色收發機。5G網絡由于設置了多個中站點，同時在這里面的光模塊類型與數量很多，簡單的波分復用難以達到該要求，所以在詳細處理的方案中，需要引進無色波分復用技術，使光模塊只作為區分速率的工具，不用區分波長。

（2）找到一種經濟性的多信道波分復用技術，通過時分復用技術將前傳網絡實現。可是TDM處理方法卻常常遭受到各種條件的制約，比如數據傳輸的時間、光寬帶等。實際上可通過一種以太網與TDM前傳網絡實現方案。其中系統構建里面的BBU集中池所傳輸的數據幀通過通用公共無線接口與以太網傳播器傳輸到管線終端，后續經過前傳網絡數據把管線分發至各個ONU里面，最終通過轉換器轉轉以后傳輸到RRH。

由于第二層的C-RAN新技術是把網絡轉變成以太網，網絡整體成本下降，基于以太網C-RAN在前傳網絡里面傳輸的數據是第二層數據，因此更適合時分復用PON。除此以外，這一傳輸模式基帶處理常常是在RRU里面完成的，所以數據傳輸效率與時間常常會遭受到一定的限制，究其根本原因是由于中心局需要在無線調度完成以后才能夠開展MAC幀數據處理。對這一問題的處理，可采用時分復用無源光網絡廣播特性，致使無線規劃完成以后把數據傳遞到ONU，與此同時在完成規劃以后，只需要把ONU中選出來的數據傳輸到RRU就可以進行數據傳輸操作，這一方式可將數據傳輸時間延長，同時還可以將前傳網絡帶寬增加。

4 結束語

移動前傳網絡作為5G中的C-RAN核心構成部分，受到了通信行業的普遍關注。伴隨現階段對5G架構研究的持續深入，多種高速率與高性能前傳網絡處理方案的持續提出與更新。根據現如今主要的前傳網絡方案的構成而言，現如今依然采用的是純數字信號CPRI協議組成的前傳網絡，可是不管是波分復用前傳網絡，還是時分復用前傳網絡，其均有著一定的劣勢，即成本高。所以，進行比較以后可以發現純模擬信號前傳網絡光載中頻有著非常好的發展效益，可是在進行建立的過程中，怎么消除光載中頻非線性效還有待有關研究人員進一步探索。

參考文獻

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