为5G准备的传输网络：光纤是5G的未来

2017-05-23 10:30

据悉，今年的MWC和OFC大会的一致主题即：为即将到来的5G准备好传输网络。目前的行业共识是2020年开始展开5G广泛部署。但是由于5G NR仍处于标准化的早期阶段，因此5G的准备工作也是一个棘手的问题。

随着5G无线标准的不断变化，目前网络运营商能采取哪些措施为5G传输网络奠定基础呢？好消息是，至少5G在物理层的道路是明确的：光纤将是5G网络的基础，集中式RAN（C-RAN）将成为5G网络架构。

C-RAN是通过4G（商业部署现在正在扩大）引入的，并为移动网络增加了一个新的传输网段：去程。使用C-RAN之后，无线电单元保留在基站塔内，但是基带处理单元（BBUs）却从单元塔移动到中央办公室，以便实现彼此之间以及和其他元件的通信。使用标准CPRI协议，基站塔和BBUs之间的距离可达20公里。

C-RAN有两个要点：1）C-RAN是5G所需的传输网络架构，因为BBUs（Cloud RAN）的虚拟化将成为实现5G的关键组件。为了扩展和实现虚拟化，需要立即实施C-RAN架构；2）由于容量和距离要求相结合，去程网络将主要以光纤为基础。

物理层的测试要求也非常简单，重点是对任何光纤网络至关重要的光纤特性的测试。也就是说，在准备5G数据速率和架构时，有一些差异。

衰减

衰减是光信号在光纤中传播时的功率降低。衰减的常见原因包括连接器质量差、致密光纤弯曲、故障光纤接头以及由于传输距离增加而导致的光纤本身的缺陷等。与分布式RAN相比，C-RAN引入了两个可能增加损耗的重要因素：1）更大的光纤传输距离-远程头端和BBUs之间的物理隔离距离从分布式RAN的数十米增加到10公里到20公里；2）传输路线中更多数量的连接器。

光时域反射计（OTDR）是用于精确测量衰减的正确测试工具，应在任何新的C-RAN光纤安装上进行。如果OTDR点连接器具有异常高的损耗，检查探头有助于确定光纤端面是否应该进行清洁。

色度色散&偏振模色散

色散是光脉冲的扩展，并可能导致光传输中比特差错率的增加。目前两个最重要的形式是色度色散（CD）和偏振模色散（PMD）。CD是由以不同速度运行的光脉冲中的不同波长（颜色）引起，PMD是由不同偏振状态的传播速度差异引起的。

在sub-10G速率下，CD和PMD容差率非常高；但在10G及以上时，色散就成为一个问题。这是一个重要的考虑因素，因为移动回程网络能达到10Gbps的数据速率（最终会更高）。

此外，距离也是一个因素。测试和测量供应商EXFO建议对距离超过15公里至20公里的任何跨度进行色散测试；在调试前进行这些测试，以避免CD/PMD相关故障。

在远程网络以及在城域网中的相干100G传输的迁移，由于数字信号处理的功能，减少了许多关于色散减损的问题。

但是，相干检测带来了一些10G直接检测系统中不存在的限制，例如对偏振态（SOP）和PMD的快速变化的敏感性等。由于SOP和PMD可以在几微秒内变化，相干接收机必须实时补偿PMD和SOP；但是如果它们变化太快，有时则不能实现，就会导致信号丢失。

防止相干接收机中的SOP和PMD补偿故障的最佳方法是避免使用具备较高PMD的光纤，因为在较高PMD光纤中，SOP和PMD的快速变化更频繁。

总而言之，对于规划5G未来的运营商而言，现在可以在物理层采取措施，将光纤扩展到其小区站点，以期待集中式RAN架构在较高层的需求。从物理层测试的角度来看，该方法很简单，即将重点放在光纤特性上。（文/Oscar译）