5G 기지국 구축에서 CWDM 기술의 적용

운영자는 현재 배포를 위해 D-RAN 및 C-RAN 두 가지 모드로 5G 기지국을 구축할 수 있습니다. 리소스 풀 공유 및 유연한 스케줄링 기능을 구현하기 위해 통신 사업자는 일반적으로 C-RAN 모드를 선택하여 5G 기지국을 배포합니다. 5G BBU 장치는 여러 집선 계층 장비실에 위치하며, 기지국 AAU(Active Antenna Processing Unit)에서 집선 계층 BBU(baseband unit) 장치까지의 Fronthaul 시스템에는 많은 양의 광섬유 케이블 리소스가 필요합니다. 5G fronthaul 기술 솔루션의 선택은 네트워크 구축 투자와 기지국 개통 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. Coarse Wavelength Division Multiplexing(CWDM) 기술의 개발 및 적용은 5G fronthaul 시스템에서 광케이블 리소스 부족 문제를 크게 완화할 수 있습니다.

5G 전송 네트워크 구축 솔루션 소개

STN 솔루션을 예로 들면, 5G 베어러 네트워크는 통합 베어러를 채택하며, 5G 지역 통합 비즈니스 서비스는 해당 지역의 기존 4G 기지국에 접속하고, 점차 신규 장비 베어링으로 전환됩니다. 구형 장비는 비-5G 지역(우선적으로 원격 지역)으로 이전되어 사용됩니다. C-RAN 구축은 베어러 효율을 향상시킬 수 있습니다. BBU의 중앙집중화를 추진하고, 액세스 포인트 전산실에 새로 구축한 신규 A 장비를 배치하며, 신규 ER/B/A 장비를 전면적으로 채택합니다. 신규 A 장비는 100% 루프 구성되어야 합니다. 초기 단계에서는 10GbE 링크 네트워킹을 사용하고, 이후 단계에서는 실제 트래픽에 따라 용량을 확장합니다. 업스트림 피크 트래픽이 ≥60G가 된 후에는 50GbE 및 100GbE 링크를 사용합니다.

5G 베어러 네트워크는 일반적으로 기존 4G 베어러 네트워크 아키텍처를 따르며, 유연한 네트워킹 아키텍처의 완전한 2계층 및 3계층을 지원합니다. IPRAN은 여전히 코어 계층(ER 장치 계층), 집선 계층(B 장치 계층), 액세스 계층의 3계층 네트워킹 구조를 채택합니다. 코어 계층은 다시 성급 ER 계층, 메트로 ER 계층, 집선 ER 계층으로 세분화됩니다. 현재 통신 사업자는 주로 D-RAN (Distributed Radio Access Network) 및 C-RAN (Centralized Radio Access Network) 방식을 사용하여 그림 1과 같이 5G 구축을 배포합니다. 

그중 C-RAN 구축 방식은 통신 사업자가 채택한 주요 5G 기지국 구축 방식으로, AAU 장치는 각 기지국에 분산 배치되고 BBU 장치는 집선국에 중앙 집중식으로 구축되며, BBU 장치는 A2 장치를 통해 5G 코어 네트워크 트래픽 백홀을 구현합니다. 또한 AAU 무선 주파수 장치와 BBU 장치 간에는 수동형 Coarse Wavelength Division Multiplexing (CWDM)의 eCPRI 인터페이스가 사용되어 25Gbps 프론트홀 속도를 제공합니다.

패시브 WDM 장비 네트워크 애플리케이션 솔루션

C-RAN 배포 방식에서는 5G 사이트 백홀 액세스 STN 네트워크와 BBU 장비가 A 장비를 통해 액세스된 후 B 장비에 연결되어야 합니다. A 장비는 일반적으로 BBU와 같은 공간에 배치됩니다. 기지국의 대역폭 요구 사항에 따라 5G 사이트의 AAU 장비 프론트홀은 5G 구축 요구 사항을 보장하기 위해 전송 베어러 네트워크 구축을 위한 다음 두 가지 방식을 유연하게 선택할 수 있습니다. 

첫 번째 솔루션은 단일 파이버 양방향 광 모듈 또는 이중 파이버를 사용하여 새로운 인입 광 케이블을 구축하는 것입니다 양방향 광 모듈. 두 번째 솔루션은 광케이블을 절약하기 위해 CWDM 기반의 수동 파장 분할 다중화 솔루션을 사용하는 것입니다. 일반적으로 5G BBU는 주로 중앙 집중 방식으로 배치되며, 광케이블 등의 자원이 부족하거나 기타 제한 요인이 있는 경우에는 분산 배치를 고려할 수 있습니다. 액세스 계층 A 장비는 C-RAN 모드에서 액세스 포인트 전산실에 배치되며, 초기 BBU와 A 장비는 주로 10GbE 광 포트를 사용하여 서로 연결됩니다. 5G BBU는 통합 서비스 액세스 포인트와 BBU 집중 지점에 집중되며, 일반적인 공유 모드는 다음과 같습니다

(1) 3.5G NR 100MHz 캐리어 대역폭에서 5G BBU와 단일 AAU 간의 프론트홀 인터페이스에는 1x25GE eCPRI 인터페이스가 필요하며 캐스케이딩을 지원하지 않습니다.

(2) 3.5G NR 200MHz 대역폭의 경우, 프론트홀 인터페이스에는 2x25GE eCPRI 인터페이스가 필요하며, 캐스케이딩은 지원되지 않습니다.

(3) 2.1G NR 50MHz 대역폭에는 프론트홀 인터페이스용 1x10GE CPRI 인터페이스가 필요하며 최대 2단계의 캐스케이드를 지원합니다.

5G AAU 프론트홀은 캐스케이딩을 지원하지 않으며, 프론트홀 지연 요구 사항은 100us 미만입니다. 5G 사이트 백홀 액세스 IP RAN 네트워크에서는 BBU 장비가 A 장비를 통해 액세스된 후 B 장비에 연결되어야 합니다. A 장비는 일반적으로 BBU와 같은 장비실에 배치됩니다.  5G 사이트 프론트홀은 5G 구축 요구 사항을 충족하기 위해 기지국의 대역폭 요구 사항에 따라 베어러 네트워크를 구축하는 다음 두 가지 방안을 선택합니다.

（1） 신규 인입 광 케이블을 구축하고, 단일 섬유 양방향 광 모듈 또는 이중 섬유 양방향 광 모듈 사용

  (2）CWDM 기반의 수동 파장 분할 솔루션을 사용하여 광케이블 절약

운영자가 대규모로 5G 프론트홀 네트워크를 구축할 때 광섬유 자원을 절약하기 위해 대량의 CWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing) 패시브 컬러 광 장비를 배치하여 5G 프론트홀 3채널 베어링을 구현합니다. 현재 성숙한 파장 분할 솔루션은 주로 CWDM 기반 패시브 WDM 솔루션을 포함하며, 6파장 CWDM 장치를 쌍으로 사용하여 AAU 장치와 BBU 장치의 전송 및 접속을 구현합니다.

The 광 모듈 컬러 광 모듈을 사용합니다. 듀얼 코어 광 모듈 및 광섬유 코어 요구 사항은 표 1에 나와 있습니다. 6파 수동 파장 분할 시스템을 사용할 때, 2.1G DSS + NR 3.5G (200M) S111 BBU 공통 프레임 고려 사항에 따라 단일 6파 수동 WDM 시스템 세트는 3개의 AAU/RRU 장비를 지원하며, 단일 BBU에는 6파 수동 파장 분할 시스템 3세트가 필요합니다.

다음을 위한 광섬유 배치 요구 사항 CWDM 장비 액세스 중앙국에서: 인터페이스 광섬유의 굽힘 반경에 주의해야 합니다. 그렇지 않으면 손상이 발생하여 과도한 광섬유 손실이 생기고 전송에 영향을 미칩니다. 광섬유 케이블 굽힘 부분의 곡률 반경은 38-40mm 이상이어야 합니다.

광섬유 연결 케이블은 케이블 트레이 위에서 슬리브 또는 배선 홈으로 보호해야 합니다. 케이싱 보호가 없는 부분은 유연한 버클로 묶어야 하며, 타이는 너무 단단히 묶지 않아야 합니다. 편조 광섬유 케이블은 케이블 트레이 위에서 눈에 띄는 꼬임 없이 곧게 배치해야 합니다. 모든 패치 광섬유는 규격에 따라 라벨이 부착되어 기지국 유지보수에 도움이 되며 기지국 장비의 안전한 작동을 보장합니다.

결론

5G 네트워크 트래픽의 급속한 증가와 함께, 6채널 25 Gbit/s 프론트홀 베어러에 대한 수요가 점점 더 뚜렷해지고 있습니다. CWDM 기술은 동일한 광섬유를 사용하여 두 개 이상의 광 파장 신호가 각각 서로 다른 광 채널을 통해 정보를 동시에 전송할 수 있도록 하며, 개별 광섬유의 촘촘한 스펙트럼 간격을 다중화하여 분산 또는 감쇠를 최소화하면서 최상의 전송 성능을 달성하고, 지정된 정보 전송 용량에서 필요한 총 광섬유 수를 줄입니다.

CWDM 시스템은 광섬유의 전송 용량을 크게 향상시키고, 광섬유 자원의 활용도를 높이며, 5G 기지국의 AAU 장비와 액세스 오피스의 BBU 장비 간 프론트홀 시스템에 고품질의 안정적인 접속을 실현하고, 5G 네트워크의 C-RAN 구축을 위한 효율적인 5G 프론트홀 전송 솔루션을 제공하며, 대량의 액세스 광섬유와 운영 비용을 절감할 수 있습니다. QSFPTEK 풍부한 경험을 바탕으로 전문적인 통신 솔루션을 제공할 수 있습니다. QSFPTEK에서 optical module 및 optical fiber cables도 구매하실 수 있으며, [email protected]으로 문의해 주시기 바랍니다.