Application de la technologie CWDM dans la construction de stations de base 5G

Les opérateurs peuvent actuellement construire des stations de base 5G selon deux modes, D-RAN et C-RAN, pour le déploiement. Afin de réaliser la fonction de partage de pool de ressources et de planification flexible, les opérateurs de communication choisissent généralement le mode C-RAN pour déployer les stations de base 5G. Les dispositifs BBU 5G sont situés dans plusieurs salles de couche d’agrégation, et une grande quantité de ressources en câbles à fibre optique est nécessaire pour le système Fronthaul depuis l’AAU (Active Antenna Processing Unit) de la station de base jusqu’aux dispositifs BBU (baseband unit) de la couche d’agrégation. Le choix d’une solution technologique de fronthaul 5G aura une incidence directe sur l’investissement dans la construction du réseau et l’efficacité du lancement de la station de base. Le développement et l’application de la technologie Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) peuvent considérablement atténuer le problème des ressources limitées en câbles optiques dans les systèmes de fronthaul 5G.

Introduction à la solution de construction de réseau de transmission 5G

En prenant la solution STN comme exemple, le réseau de transport 5G adopte un transport convergé, les services métier intégrés régionaux 5G accèdent à la station de base 4G d’origine dans la zone, puis sont progressivement basculés vers le nouvel équipement de transport. Les anciens équipements sont transférés vers des zones non 5G pour utilisation (de préférence les zones éloignées). Le déploiement du C-RAN peut améliorer l’efficacité du transport. Favoriser la centralisation du BBU, déployer les nouveaux équipements A nouvellement construits dans la salle informatique du point d’accès et adopter pleinement les nouveaux équipements ER/B/A. Les nouveaux équipements A doivent être bouclés à 100 %. Au stade initial, utiliser une mise en réseau par liaison 10GbE, puis, à un stade ultérieur, étendre la capacité en fonction du trafic réel. Lorsque le trafic de pointe montant est ≥60G, des liaisons 50GbE et 100GbE sont utilisées.

Le réseau porteur 5G suit généralement l’architecture existante du réseau porteur 4G et prend en charge une architecture de réseau flexible parfaite à deux et trois couches. IPRAN adopte toujours une structure de réseau à trois couches : couche cœur (couche des dispositifs ER), couche de convergence (couche des dispositifs B) et couche d’accès. La couche cœur est en outre subdivisée en couche ER provinciale, couche ER métropolitaine et couche ER de convergence. Actuellement, les opérateurs de communication utilisent principalement les schémas D-RAN (Distributed Radio Access Network) et C-RAN (Centralized Radio Access Network) pour déployer la construction 5G, comme illustré à la Figure 1. 

Parmi eux, le schéma de déploiement C-RAN est le principal schéma de déploiement des stations de base 5G adopté par les opérateurs de communication, où les dispositifs AAU sont distribués dans chaque station de base et les dispositifs BBU sont déployés de manière centralisée dans le bureau d’agrégation, et les dispositifs BBU réalisent le backhaul du trafic du réseau cœur 5G via des dispositifs A2. et l’interface eCPRI du multiplexage passif par répartition en longueurs d’onde grossière (CWDM) est utilisée entre les dispositifs radiofréquence AAU et les dispositifs BBU pour fournir un débit fronthaul de 25Gbps.

Solution d’application réseau pour équipements WDM passifs

Dans le schéma de déploiement C-RAN, le réseau STN d’accès au backhaul du site 5G et l’équipement BBU doivent être accessibles via l’équipement A, puis connectés à l’équipement B. L’équipement A est généralement déployé dans la même salle que le BBU. Selon les exigences de bande passante de la station de base, le fronthaul de l’équipement AAU du site 5G peut choisir de manière flexible les deux schémas suivants pour la construction du réseau porteur de transmission, afin de garantir les exigences de construction 5G. 

La première solution consiste à construire un nouveau câble optique entrant, en utilisant des modules optiques bidirectionnels à fibre unique ou à double fibre modules optiques bidirectionnels. La deuxième solution consiste à utiliser une solution passive de multiplexage par répartition en longueur d'onde basée sur CWDM afin d'économiser les câbles optiques. En général, la BBU 5G est principalement déployée de manière centralisée, et un déploiement distribué peut être envisagé dans les cas où les ressources, telles que les câbles optiques, sont insuffisantes ou lorsque d'autres facteurs sont contraignants. L'équipement A de la couche d'accès est déployé dans la salle informatique du point d'accès en mode C-RAN, et la BBU initiale et l'équipement A sont principalement connectés entre eux à l'aide de ports optiques 10GbE. La BBU 5G est concentrée au point d'accès de service intégré et au point de concentration BBU, et le mode de partage commun est le suivant

(1) Avec une bande passante porteuse 3.5G NR de 100MHz, l’interface fronthaul entre la BBU 5G et une seule AAU nécessite une interface eCPRI 1x25GE et ne prend pas en charge la mise en cascade.

(2) Pour une bande passante 3.5G NR de 200MHz, une interface eCPRI 2x25GE est requise pour l’interface fronthaul, et la mise en cascade n’est pas prise en charge.

(3) La bande passante 2.1G NR de 50MHz nécessite une interface CPRI 1x10GE pour l’interface fronthaul et prend en charge jusqu’à deux niveaux de cascades.

Le fronthaul 5G AAU ne prend pas en charge la mise en cascade, et l'exigence de délai du fronthaul est inférieure à 100us. Dans le réseau IP RAN d'accès backhaul du site 5G, l'équipement BBU doit être accessible via l'équipement A, puis connecté à l'équipement B. L'équipement A est généralement déployé avec le BBU dans la même salle.  Le fronthaul du site 5G sélectionnera les deux schémas suivants pour construire le réseau de transport selon les exigences de bande passante de la station de base afin de répondre aux exigences de déploiement de la 5G

（1） Construire un nouveau câble optique entrant, en utilisant des modules optiques bidirectionnels monofibre ou des modules optiques bidirectionnels bifibre

  (2）Utiliser une solution passive de multiplexage en longueur d’onde basée sur CWDM pour économiser les câbles optiques

Lorsque les opérateurs construisent des réseaux fronthaul 5G à grande échelle, afin d’économiser les ressources en fibre, un grand nombre d’équipements passifs de lumière colorée à multiplexage grossier en longueur d’onde sont déployés pour réaliser le transport à 3 canaux du fronthaul 5G. À l’heure actuelle, les solutions matures de multiplexage en longueur d’onde comprennent principalement des solutions WDM passives basées sur CWDM, qui utilisent des dispositifs CWDM à 6 longueurs d’onde par paires pour réaliser la transmission et l’accès des dispositifs AAU et BBU.

Le module optique utilise un module optique coloré. Exigences relatives aux modules optiques double cœur et aux cœurs de fibre, comme indiqué dans le Tableau 1. Lors de l’utilisation d’un système passif de multiplexage en longueur d’onde à 6 ondes, un seul ensemble de systèmes WDM passifs à 6 ondes prend en charge 3 équipements AAU/RRU, selon la considération de trame commune BBU 2.1G DSS + NR 3.5G (200M) S111 ; une seule BBU nécessite 3 ensembles de systèmes passifs de multiplexage en longueur d’onde à 6 ondes.

Exigences relatives à la disposition de la fibre optique pour Équipement CWDM au central d’accès : il convient de prêter attention au rayon de courbure de la fibre optique d’interface, sinon des dommages se produiront, entraînant une perte de fibre excessive et affectant la transmission. Le rayon de courbure au niveau de la courbure du câble à fibre optique ne doit pas être inférieur à 38-40mm.

Le câble de connexion à fibre optique doit être protégé par une gaine ou une goulotte sur le chemin de câbles. La partie sans protection par gaine doit être attachée avec une attache flexible, et l’attache ne doit pas être trop serrée. Le câble à fibre optique tressé doit être droit sur le chemin de câbles, sans torsion évidente. Toutes les fibres de brassage sont étiquetées conformément aux spécifications, ce qui facilite la maintenance de la station de base et garantit le fonctionnement sûr des équipements de la station de base.

Conclusion

Avec la croissance rapide du trafic réseau 5G, la demande de supports fronthaul à 6 canaux de 25 Gbit/s devient de plus en plus évidente. La technologie CWDM utilise la même fibre pour permettre simultanément à deux ou plusieurs signaux de longueurs d’onde optiques de transmettre chacun des informations via différents canaux optiques, en multiplexant l’espacement spectral serré des fibres individuelles afin d’obtenir les meilleures performances de transmission avec une dispersion ou une atténuation minimales, ce qui réduit le nombre total de fibres nécessaires pour la capacité de transmission d’informations spécifiée.

Le système CWDM peut améliorer considérablement la capacité de transmission de la fibre optique, augmenter l’utilisation des ressources en fibre, assurer un accès stable et de haute qualité au système fronthaul entre les équipements AAU des stations de base 5G et les équipements BBU du bureau d’accès, fournir des solutions efficaces de transmission fronthaul 5G pour le déploiement C-RAN des réseaux 5G, et économiser une grande quantité de fibre d’accès et de coûts d’exploitation. QSFPTEK peut vous fournir des solutions télécom professionnelles grâce à notre vaste expérience. Vous pouvez également obtenir le module optique et les câbles à fibre optique chez QSFPTEK, n’hésitez pas à nous consulter via [email protected].