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摘要：5G已蓄势待发，中国移动5G的中回传解决方案已基本确定，但对于5G前传的承载方案尚未进行深入研究，为此就前传提出几种解决方案，并分析其优劣和应用场景分析，为后期5G前传网络建设提供参考。
1 背景
5G已蓄势待发，中国移动也开始了5G的现网试点测试。5G的架构相比4G有较大变化，如图1所示：
图1 4G与5G结构对比示意图
5G时代的网络结构相比4G有所调整，重构为AAU-DU-CU-核心网四部分，相应的承载也分为三段：AAU-DU间称为前传，DU-CU间称为中传，CU-核心网间称为回传。对于中回传段落，目前中国移动已经基本确定其承载方案，但前传解决方案直接影响未来机房、电源、管线等的规划和建设，因此，有必要在5G正式商用之前进行前传方案的研究和探讨。
2 前传的几种解决方案
5G前传目前公认的接口类型有CPRI接口和eCPRI接口两种，其中CPRI接口速率为100GE，eCPRI接口速率为25GE，有以下几种解决方案：
2.1 方案一：光纤直驱
前传中CPRI和eCPRI接口一般的传输距离控制在10公里内，因此可在BBU/DU与每个AAU的端口间全部采用点到点光纤直连。
该方案简单易行，可满足前传承载需求。根据调研，目前各个无线设备厂家一个5G基站前传需要2-12芯，一个BBU/DU考虑收敛10-20个AAU考虑，则需要消耗大量光纤资源，BBU/DU侧光纤管理要求高，出口的管道、光缆资源成为此方案的瓶颈。从技术方案上来看，也可以通过AAU级联来减少光纤资源的消耗，同时无线侧设备通过前传信号自身可完成光纤直驱线路的保护、OAM和网络管理。因此，该方案的特点是部署成本比较低，但受限于末端光纤资源，适用于光纤资源丰富和BBU/DU小规模集中场景。
结合中国移动的实际网络情况，大部分应用场景中现网光纤资源无法满足5G前传光纤资源需求，需要新建光缆，新建光缆时宜采用大芯数环网架构（类似综合业务接入区的主干光缆网），如图2所示，根据规划接入AAU数量选用144-288芯光缆，在每个节点终端12-24芯光纤，并通过联络光缆与汇聚机房相连。采用此部署方式，可避免BBU/DU机房大量小芯数光缆集中，对管道造成极大压力；此方式要求提前对部署节点进行预测并进行大芯数光缆部署。
图2 前传光缆网建设方案示意图
但在实际网络建设时，AAU的建设是逐步进行，采用大芯数光缆环形组网仍存在一定的不确定性，也可采用星型光缆连接，为避免对机房出口管道的影响，可在BBU/DU机房出口部署大芯数光缆、在机房附近设置光缆分纤点方式，将大芯数光缆分成多条小芯数光缆，再按需连接至各个AAU。
2.2 方案二：WDM/OTN
对于现有光纤资源有限、且新建光缆有困难时，也可采用WDM/OTN方案。
（1）WDM承载方案
WDM技术已经非常成熟，采用无源合分波+彩光直驱方案，BBU/DU和AAU上的光模块分别采用带波长的彩光模块，在BBU/DU前端配置光合分波器OMD，AAU节点配置光分插复用器OAD，采用WDM技术，可以大幅节约光纤资源的消耗。WDM设备对前传业务采用纯透传处理，因而对时延特性影响极为有限。缺点在于：彩光光模块会对AAU基站管理提出新的要求，无法采用信号复用技术提高波长利用率，业务的OAM管理功能有限。另外，每个BBU/DU与AAU波长连接在物理上是点对点的连接，因此功率预算是彩光直驱需要考虑的关键问题。目前CCSA正在讨论制定“城域接入型波分复用（WDM）系统技术要求”，使其更适合无线基站前传需求。
该方案要求BBU/DU与AAU间很好地规划彩光波长，因此在实际部署和维护管理中相对复杂。
（2）OTN承载方案
为减少AAU和BBU/DU间波长规划，也可通过OTN方式承载。接入OTN设备客户侧，映射和复用成高速的OTN信号并转换成彩光接口，进行波分复用后在一根或一对光纤中传输，大幅节省光纤资源。
该方案采用OTN技术进行信号复用还可以提高波长利用率，利用OTN开销字节提供更丰富的OAM功能和故障诊断能力，并可以支持网络保护，同时AAU和BBU/DU设备不需要彩光光模块，避免了无线设备进行波长分配和管理的复杂性。组网方面比较灵活，可支持环形、树形和MESH型等多种网络结构。
但采用OTN承载方式需要考虑到其不足之处：OTN设备是有源的，在前传的场景中，绝大多数是无机房的应用，小型化的OTN设备需要采用工业级器件，增加温控能力，考虑更为严苛的环境应用和复杂的安装条件；另一方面，传统OTN设备的成本较高，如果规模部署，OTN设备用量巨大，相关功能采用ASIC实现，可以大幅降低设备成本。
随着大颗粒集客、家宽上联等业务需求，中国移动OTN也在逐步向边缘下沉，此时共用OTN可以进一步摊薄成本，并适应未来大业务量发展。
2.3 方案三：WDM-PON
PON星型组网结构契合5G前传需求，是一种比较合适的解决方案，但由于WDM-PON技术不够成熟，因此目前采用PON做前传是考虑比较少的方式，在满足5G前传时，WDM PON需要具有以下特点：
（1）线路速率0.6~10GBps，单PON口支持多速率，用户侧支持多种接口类型。由于中国移动部分LTE基站也采用拉远方式，5G建设初期基本与LTE同站址，因此存在多种制式基站共站址方式，此时要求WDM-PON具备多速率承载的能力，在同一个PON口下，不同波长可以对应不同的传输速率，以满足不同无线制式基站承载的要求。
（2）传输距离10~40km。CPRI接口一般传输距离要求不小于10公里。根据中国移动实际网络情况和BBU/DU集中规模，城区BBU/DU-AAU间的光缆传输距离一般在4公里以内；农村地区BBU/DU-AAU间的光缆传输距离一般在10公里以内。
（3）传输时延
