5G基地局構築におけるCWDM技術の応用

通信事業者は現在、展開にあたりD-RANとC-RANの2つのモードで5G基地局を構築できます。リソースプールの共有と柔軟なスケジューリング機能を実現するため、通信事業者は通常、C-RANモードを選択して5G基地局を展開します。5G BBUデバイスは複数の集約レイヤールームに配置されており、基地局のAAU（アクティブアンテナ処理ユニット）から集約レイヤーのBBU（ベースバンドユニット）デバイスまでのFronthaulシステムには、大量の光ファイバーケーブルリソースが必要です。5Gフロントホール技術ソリューションの選択は、ネットワーク構築への投資と基地局の開局効率に直接影響します。Coarse Wavelength Division Multiplexing（CWDM）技術の開発と応用により、5Gフロントホールシステムにおける光ケーブルリソースの逼迫問題を大幅に緩和できます。

5G伝送ネットワーク構築ソリューションの紹介

STNソリューションを例にすると、5Gベアラネットワークは統合ベアラを採用し、5G地域統合業務サービスを当該地域の既存4G基地局に接続した後、徐々に新設備のベアラへ切り替えます。旧設備は非5G地域（遠隔地を優先）へ移設して使用します。C-RANの展開により、ベアラ効率を向上させることができます。BBUの集中化を推進し、アクセスポイントの機械室に新設の新A設備を展開するとともに、新しいER/B/A設備を全面的に採用します。新A設備は100%ループ化する必要があります。初期段階では10GbEリンクによるネットワークを使用し、後期段階では実際のトラフィックに応じて容量を拡張します。上り方向のピークトラフィックが≥60Gになった後は、50GbEおよび100GbEリンクを使用します。

5Gベアラネットワークは一般に、既存の4Gベアラネットワークアーキテクチャを踏襲し、完全な2層および3層の柔軟なネットワークアーキテクチャをサポートします。IPRANでは引き続き、コア層（ERデバイス層）、コンバージェンス層（Bデバイス層）、アクセス層という3層のネットワーク構造を採用しています。コア層はさらに、省ER層、メトロER層、コンバージェンスER層に細分化されます。現在、通信事業者は主にD-RAN（分散型無線アクセスネットワーク）およびC-RAN（集中型無線アクセスネットワーク）方式を使用して5Gを構築しています（図1を参照）。 

その中でも、C-RAN導入方式は通信事業者が採用する主要な5G基地局導入方式です。この方式では、AAUデバイスを各基地局に分散配置し、BBUデバイスを集約局に集中配置します。また、BBUデバイスはA2デバイスを介して5Gコアネットワークトラフィックのバックホールを実現します。AAU無線周波数デバイスとBBUデバイスの間では、パッシブ粗波長分割多重（CWDM）のeCPRIインターフェースを使用し、25Gbpsのフロントホール速度を提供します。

パッシブWDM機器ネットワークアプリケーションソリューション

C-RAN導入方式では、5GサイトのバックホールアクセスSTNネットワークおよびBBU機器をA機器経由で収容し、その後B機器に接続する必要があります。A機器は通常、BBUと同じ機器室に配置されます。基地局の帯域幅要件に応じて、5GサイトのAAU機器のフロントホールでは、5G構築要件を満たすため、伝送ベアラネットワークの構築に以下の2つの方式を柔軟に選択できます。 

最初の解決策は、単芯双方向光モジュールまたは二芯ファイバーを使用して、新しい引き込み光ケーブルを敷設することです 双方向光モジュール. 2つ目のソリューションは、CWDMに基づくパッシブ波長分割多重化ソリューションを使用して、光ケーブルを節約することです。一般に、5G BBUは主に集中方式で導入されますが、光ケーブルなどのリソースが不足している場合や、その他の要因による制約がある場合は、分散型導入を検討できます。アクセスレイヤーA装置はC-RAN方式でアクセスポイントの機械室に配置され、初期段階ではBBUとA装置は主に10GbE光ポートを使用して相互接続されます。5G BBUは統合サービスアクセスポイントおよびBBU集約ポイントに集中配置され、一般的な共有方式は次のとおりです

(1) 3.5G NR 100MHzのキャリア帯域幅では、5G BBUと単一のAAU間のフロントホールインターフェースに1x25GE eCPRIインターフェースが必要であり、カスケード接続はサポートされません。

(2) 3.5G NR 200MHz帯域幅では、フロントホールインターフェースに2x25GE eCPRIインターフェースが必要であり、カスケード接続はサポートされていません。

(3) 2.1G NR 50MHz帯域幅では、フロントホールインターフェースに1x10GE CPRIインターフェースが必要で、最大2段のカスケード接続をサポートします。

5G AAUフロントホールはカスケード接続をサポートしておらず、フロントホールの遅延要件は100us未満です。5GサイトのバックホールアクセスIP RANネットワークでは、BBU機器はA機器を経由してアクセスし、その後B機器に接続する必要があります。A機器は通常、BBUと同じ室内に設置されます。  5Gサイトのフロントホールでは、基地局の帯域幅要件に応じて以下の2つの方式から選択してベアラネットワークを構築し、5G構築要件を満たします

（1） 単芯双方向光モジュールまたは二芯双方向光モジュールを使用して、新しい引き込み光ケーブルを構築する

  (2）光ケーブルを節約するため、CWDMに基づくパッシブ波長分割ソリューションを使用する

通信事業者が5Gフロントホールネットワークを大規模に構築する際、光ファイバー資源を節約するため、粗波長分割多重方式のパッシブカラー光装置を多数配備し、5Gフロントホールの3チャネル収容を実現します。現在、成熟した波長分割ソリューションには主にCWDMベースのパッシブWDMソリューションがあり、6波CWDMデバイスをペアで使用してAAUデバイスとBBUデバイスの伝送およびアクセスを実現します。

その 光モジュール カラー光モジュールを使用します。デュアルコア光モジュールおよびファイバーコアの要件は、表1に示すとおりです。6波パッシブ波長分割システムを使用する場合、1セットの6波パッシブWDMシステムで3台のAAU/RRU機器をサポートします。2.1G DSS + NR 3.5G (200M) S111 BBU共通フレームを考慮すると、1台のBBUには3セットの6波パッシブ波長分割システムが必要です。

次のための光ファイバー配線要件 CWDM装置 アクセス中央局では、インターフェース光ファイバーの曲げ半径に注意する必要があります。そうしないと損傷が発生し、ファイバー損失が過大になって伝送に影響を及ぼします。光ファイバーケーブルの曲げ部における曲率半径は38～40mm未満であってはなりません。

光ファイバー接続ケーブルは、ケーブルトレイ上でスリーブまたは配線溝によって保護する必要があります。保護管で保護されていない部分は柔軟性のあるバックルで固定し、きつく締めすぎないようにしてください。編組光ファイバーケーブルは、目立ったねじれがないようにケーブルトレイ上にまっすぐ配置する必要があります。すべてのパッチファイバーには仕様に従ってラベルが付けられており、基地局の保守に役立つとともに、基地局設備の安全な運用を確保します。

結論

5Gネットワークトラフィックの急速な増加に伴い、6チャネル25 Gbit/sフロントホールベアラに対する需要がますます顕著になっています。CWDM技術では、同じファイバーを使用して2つ以上の光波長信号がそれぞれ異なる光チャネルを通じて同時に情報を伝送できるようにし、個々のファイバーの狭いスペクトル間隔を多重化することで、分散や減衰を最小限に抑えながら最適な伝送性能を実現します。これにより、指定された情報伝送容量に必要なファイバーの総数が削減されます。

CWDMシステムは、光ファイバーの伝送容量を大幅に向上させ、ファイバー資源の利用率を高め、5G基地局のAAU機器とアクセス局のBBU機器間のフロントホールシステムへの高品質で安定したアクセスを実現し、5GネットワークのC-RAN展開に効率的な5Gフロントホール伝送ソリューションを提供し、大量のアクセスファイバーと運用コストを節約できます。 QSFPTEK 豊富な経験を生かし、プロフェッショナルな通信ソリューションを提供できます。QSFPTEKでは光モジュールや光ファイバーケーブルもお求めいただけます。[email protected]までお気軽にお問い合わせください。