Applicazione della tecnologia CWDM nella costruzione di stazioni base 5G

Gli operatori possono attualmente realizzare stazioni base 5G in due modalità, D-RAN e C-RAN, per la distribuzione. Per realizzare la funzione di condivisione del pool di risorse e pianificazione flessibile, gli operatori di comunicazione di solito scelgono la modalità C-RAN per distribuire le stazioni base 5G. I dispositivi 5G BBU si trovano in diverse sale del livello di aggregazione, e per il sistema Fronthaul dalla AAU (Active Antenna Processing Unit) della stazione base ai dispositivi BBU (baseband unit) del livello di aggregazione è necessaria una grande quantità di risorse di cavi in fibra ottica. La scelta di una soluzione tecnologica di fronthaul 5G influenzerà direttamente l'investimento nella costruzione della rete e l'efficienza del lancio della stazione base. Lo sviluppo e l'applicazione della tecnologia Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) possono alleviare significativamente il problema della scarsità di risorse di cavi ottici nei sistemi di fronthaul 5G.

Introduzione alla soluzione di costruzione della rete di trasmissione 5G

Prendendo come esempio la soluzione STN, la rete di trasporto 5G adotta un trasporto convergente: i servizi aziendali integrati regionali 5G accedono alla stazione base 4G originale nell’area e vengono gradualmente trasferiti al trasporto sulle nuove apparecchiature. Le vecchie apparecchiature vengono trasferite per l’uso in aree non 5G (preferibilmente aree remote). La distribuzione di C-RAN può migliorare l’efficienza del trasporto. Promuovere la centralizzazione delle BBU, implementare le nuove apparecchiature A di nuova costruzione nella sala computer del punto di accesso e adottare completamente le nuove apparecchiature ER/B/A. Le nuove apparecchiature A devono essere collegate ad anello al 100%. Nella fase iniziale, utilizzare una rete con collegamenti 10GbE; nella fase successiva, la capacità viene ampliata in base al traffico effettivo. Dopo che il traffico di picco upstream è ≥60G, vengono utilizzati collegamenti 50GbE e 100GbE.

La rete bearer 5G segue generalmente l'architettura esistente della rete bearer 4G e supporta una perfetta architettura di rete flessibile a due e tre livelli. IPRAN adotta ancora una struttura di rete a tre livelli: livello core (livello dispositivo ER), livello di convergenza (livello dispositivo B) e livello di accesso. Il livello core è ulteriormente suddiviso in livello ER provinciale, livello ER metropolitano e livello ER di convergenza. Attualmente, gli operatori di comunicazione utilizzano principalmente schemi D-RAN (Distributed Radio Access Network) e C-RAN (Centralized Radio Access Network) per implementare la costruzione 5G, come mostrato nella Figura 1. 

Tra questi, lo schema di distribuzione C-RAN è il principale schema di distribuzione delle stazioni base 5G adottato dagli operatori di comunicazione, in cui i dispositivi AAU sono distribuiti in ciascuna stazione base e i dispositivi BBU sono distribuiti centralmente nell'ufficio di aggregazione, e i dispositivi BBU realizzano il backhaul del traffico della rete core 5G tramite dispositivi A2. e l'interfaccia eCPRI del Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM) passivo viene utilizzata tra i dispositivi AAU Radio Frequency e i dispositivi BBU per fornire una velocità fronthaul di 25Gbps.

Soluzione applicativa di rete per apparecchiature WDM passive

Nello schema di implementazione C-RAN, la rete STN di accesso backhaul del sito 5G e le apparecchiature BBU devono essere accessibili tramite l'apparecchiatura A e quindi collegate all'apparecchiatura B. L'apparecchiatura A viene generalmente installata nella stessa sala della BBU. In base ai requisiti di larghezza di banda della stazione base, il fronthaul delle apparecchiature AAU del sito 5G può scegliere in modo flessibile i seguenti due schemi per la realizzazione della rete portante di trasmissione, così da garantire i requisiti di costruzione del 5G. 

La prima soluzione consiste nel costruire un nuovo cavo ottico in ingresso, utilizzando moduli ottici bidirezionali a fibra singola o a doppia fibra moduli ottici bidirezionali. La seconda soluzione consiste nell'utilizzare una soluzione passiva di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda basata su CWDM per risparmiare cavi ottici. In generale, 5G BBU viene distribuita principalmente in modo centralizzato, e la distribuzione distribuita può essere presa in considerazione nei casi in cui vi siano risorse insufficienti, come cavi ottici, o altri fattori limitanti. L'apparecchiatura A del livello di accesso viene distribuita nella sala computer del punto di accesso in modalità C-RAN, e la BBU iniziale e l'apparecchiatura A sono principalmente collegate tra loro utilizzando porte ottiche 10GbE. 5G BBU è concentrata nel punto di accesso ai servizi integrati e nel punto di concentrazione BBU, e la modalità di condivisione comune è la seguente

(1) Con larghezza di banda della portante NR 3.5G di 100MHz, l'interfaccia fronthaul tra 5G BBU e una singola AAU richiede 1 interfaccia eCPRI 25GE e non supporta il cascamento.

(2) Per 3.5G NR con larghezza di banda di 200MHz, è richiesta un'interfaccia eCPRI 2x25GE per l'interfaccia fronthaul e il collegamento in cascata non è supportato.

(3) La larghezza di banda 2.1G NR 50MHz richiede un'interfaccia CPRI 1x10GE per l'interfaccia fronthaul e supporta fino a due livelli di cascata.

Il fronthaul 5G AAU non supporta il cascading e il requisito di ritardo del fronthaul è inferiore a 100us. Nella rete IP RAN di accesso backhaul del sito 5G, l'apparecchiatura BBU deve essere accessibile tramite l'apparecchiatura A e quindi collegata all'apparecchiatura B. L'apparecchiatura A viene generalmente implementata con BBU nella stessa sala.  Il fronthaul del sito 5G selezionerà i seguenti due schemi per costruire la rete bearer in base ai requisiti di larghezza di banda della stazione base, al fine di soddisfare i requisiti di costruzione 5G

（1） Realizzare un nuovo cavo ottico in ingresso, utilizzando moduli ottici bidirezionali a fibra singola o moduli ottici bidirezionali a doppia fibra

  (2）Utilizzare una soluzione passiva di divisione della lunghezza d'onda basata su CWDM per risparmiare cavi ottici

Quando gli operatori costruiscono reti fronthaul 5G su larga scala, per risparmiare risorse in fibra, viene implementato un gran numero di apparecchiature passive a luce colorata con multiplexing a divisione di lunghezza d'onda grossolana per realizzare il trasporto a 3 canali del fronthaul 5G. Attualmente, le soluzioni mature di divisione di lunghezza d'onda includono principalmente soluzioni WDM passive basate su CWDM, che utilizzano dispositivi CWDM a 6 onde in coppia per realizzare la trasmissione e l'accesso dei dispositivi AAU e BBU.

Il modulo ottico utilizza un modulo ottico colorato. Moduli ottici dual-core e requisiti del core in fibra, come mostrato nella Tabella 1. Quando si utilizza un sistema passivo di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda a 6 onde, un singolo set di sistemi WDM passivi a 6 onde supporta 3 apparecchiature AAU/RRU; secondo la considerazione del frame comune BBU 2.1G DSS + NR 3.5G (200M) S111, una singola BBU richiede 3 set di sistema passivo di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda a 6 onde.

Requisiti di layout della fibra ottica per Apparecchiature CWDM presso la centrale di accesso: è necessario prestare attenzione al raggio di curvatura della fibra ottica dell'interfaccia, altrimenti si verificheranno danni, con conseguente perdita eccessiva della fibra e impatto sulla trasmissione. Il raggio di curvatura in corrispondenza della piega del cavo in fibra ottica non deve essere inferiore a 38-40mm.

Il cavo di collegamento in fibra ottica deve essere protetto da una guaina o da una canalina portacavi sulla passerella portacavi. La parte senza protezione della guaina deve essere fissata con una fascetta flessibile e la legatura non deve essere troppo stretta. Il cavo in fibra ottica intrecciato deve essere disposto diritto sulla passerella portacavi senza torsioni evidenti. Tutte le bretelle in fibra sono etichettate secondo le specifiche, il che facilita la manutenzione della stazione base e garantisce il funzionamento sicuro delle apparecchiature della stazione base.

Conclusione

Con la rapida crescita del traffico di rete 5G, la domanda di portanti fronthaul a 6 canali da 25 Gbit/s sta diventando sempre più evidente. La tecnologia CWDM utilizza la stessa fibra per consentire simultaneamente a due o più segnali ottici a lunghezze d'onda diverse di trasmettere informazioni ciascuno attraverso canali ottici differenti, multiplexando la spaziatura spettrale ristretta delle singole fibre al fine di ottenere le migliori prestazioni di trasmissione con dispersione o attenuazione minime, riducendo così il numero totale di fibre richieste alla capacità di trasmissione delle informazioni specificata.

Il sistema CWDM può migliorare significativamente la capacità di trasmissione della fibra ottica, aumentare l'utilizzo delle risorse in fibra, realizzare un accesso stabile e di alta qualità al sistema fronthaul tra le apparecchiature AAU delle stazioni base 5G e le apparecchiature BBU dell'ufficio di accesso, fornire soluzioni efficienti di trasmissione fronthaul 5G per l'implementazione C-RAN delle reti 5G e risparmiare una grande quantità di fibra di accesso e costi operativi. QSFPTEK può fornirti soluzioni telecom professionali grazie alla nostra vasta esperienza. Puoi anche acquistare il modulo ottico e i cavi in fibra ottica su QSFPTEK; per informazioni, contattaci all'indirizzo [email protected].