5G承载下的广电光纤网络技术复用策略研究

姚发东

（江苏有线网络发展有限责任公司 东台分公司，江苏 东台 224200）

0 引 言

5G通信的广泛应用对于信息数据的发射、传输以及接收都带来了巨大的影响，大幅提升了信息技术运用效能，满足了人们对于数据共享的实时性与有效性要求。对于中国广电而言，如何有效顺应5G+时代的技术革新，嫁接通信技术复用以提供宽幅的信道空间，实现光纤通信网络的大数据承载与大系统运维功能性提升，最终完成数据信息收发两端的高效、稳定传输[1]。结合当前各省市电视台站的实际信号传输需求以及网络真实承载能力，一旦新建大量发射站会导致光纤网络资源大量占用传输信道，即整个信号网络极易出现阻塞现象，造成接收端出现延迟、卡滞等，此时基于5G通信特点实现光纤网络的技术复用，重构接入网的信道传输架构则显得更加重要。本文立足于建设的5G发射台站，提出了采取数据融合的光纤网络技术复用策略，重构接入网信号传输终端的网络架构，从而快速完成业务准入与项目服务等功能。

1 光纤网络建设的技术路线

1.1 5G承载网

5G网络指的是在移动通信网络发展中的第五代网络，与之前的4代移动网络架构相比较，5G承载网的组织架构可分为3层，如图1所示[2]。集中单元（Central Unit，CU）的主要功能是实现原有网络架构内室内基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）的功能性剥离，从而得到各节点的组织单元，负责处理非实时协议和服务。分布单元（Distribute Unit，DU）可以看做是BBU的剩余功能，即此时重新定义DU来处理物理层协议和实时服务。有源天线单元（Active Antenna Unit，AAU）是 BBU 的部分物理层处理功能与射频拉远单元（Remote Radio Unit，RRU）无源天线的技术融合，从而形成了全新的网络架构。

图1 5G承载网系统架构

根据5G通信网络的组织架构，可以从信息传输层面进行概念界定。首先是信号发射的前置传递，完成AAU与DU之间信号数据的交互共享；其次是信号传输的中置过渡，完成DU与CU之间信息数据的传输与部分功能性处置；最后是信号接收的采集汇总，完成CU与骨干节点、区域核心网络层之间信息数据的收集、分析与汇总，以准确对准用户终端对数据服务的需求[3]。从现阶段网络运营商提供的基础数据传输业务看，为了保证基本传输信道传输能力，大部分5G通信架构将集中单元与分布单元的功能模块固话，此时可以有效缓解大数据量的承载压力，但是不便于实时响应用户终端的实时需求，因此利用技术复用改造光纤网络，从而实现广电网络与用户服务的精确对接是文本重点研究的问题。

1.2 广电光纤网络

利用5G通信技术进行光纤网络系统架构的重建，其核心是希望建立一个系统平台完成海量数据的中转与二次传输，即以枢纽或节点来接力实现数据的实时传递，这对于光纤资源的需求也提出了更高的要求[4]。远距、无线、高速传输是5G通信的标签，如何借助该技术特点打造广电光纤网络组织架构，以技术复用的形式完成网络改造，在大幅提升网络运营能力的同时，又能够降低网络建设的实际成本，这是嫁接技术复用的基本策略。为了在5G承载网络中重构光纤网络，即在实体5G发射终端上运行虚拟网络平台，并能够在3层组织架构中完成基准信号不失真传输，此时应当适当减小承载网对时延的要求，以光纤信号为主体进行信号机制变化，完成电信号到光信号的转变，以光信号作为载波信号，以5G承载网作为基础媒介进行信号传输，且在接收终端完成信号机制的逆变换，从而实现光纤网络架构下的技术复用[5]。

采用基于波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）的光纤通信系统，即信号发射前段使用了多个发射装置，以多个角度实现信号相关性，完成在同一信道内传输，即杂化轨道信号传输。此时光信号的变换可以有效提升信道的数据承载量[6]。

2 光纤网络建设的实施策略

为了快速实现技术复用这一阶段性策略，推进光纤网络建设进程，可以在5G建设重点区域BBU→AAU信号传输线路上直接使用光纤设备与5G技术扩展信道，完成系统组织架构重建，实施策略如图2所示[7]。

图2 传统模式与重构模式的建设策略融合

该建设实施策略中采用1∶12的聚合性设备完成近地BBU→远场AAU间的信道资源融合，利用WDM技术复用将原多路电信号转换为光信号，并在同一信道中传输，即1解决区块内光纤资源的整合和光纤网络的构建，特别适用于高密度载体下原生性的网络拓展，大规模部署5G+光纤网络[8]。

2.1 建设场景

按照传统网络架构思路，多层组功能模块一般设置为环形模式，便于应对突发故障以加强网络整体稳定性，此时各路BBU处于分布式状态，而非集中式布置，一般情况下在环路设置2芯可以满足网络使用。

而为了解决广电光纤网络资源匮乏前提下的海量信号传输要求，此时可以反向设置节点部署模式，在信号覆盖范围良好、机房网络准入便捷的情况下进行BBU集中式布置，形成BBU设备池，即集中化处理建网模式。设备池中共布置了3台BBU，并下接了9组AAU，按照信道传输理论可以计算所需纤芯数为18，极大消耗现有资源，且无法采取直连模式进行网络架设。因此，在实际建设场景中利用WDM技术进行聚合，以杂化光信号模式实现1芯信道环路共享，完成信号的实时传输，从而快速完成集中化无线接入网（Centralized-Radio Access Network，C-RAN）的建设[9]。C-RAN基站光纤资源优化场景如图3所示。

图3 C-RAN基站光纤资源优化场景

2.2 信道扩容

在理论模型下可以得知，信道传输容量与终端用户数量之间呈正向线性关系，而在实际使用中发现，当终端数量达到一个临界值时，信道容量不再增加，反而会出现拐点，如图4所示。因此，需要在光纤网络建设中考虑到用户数对于信道的影响，并积极调节网络建设参数达到最优组网的条件。

图4 信道容量与终端用户数的关系

2.2.1 优化链路参数

实际建设应当选择最优纤芯，而不是随机选取当前纤芯资源，同步开启链路数据自由化机制。该机制建立在5G+网络虚拟化技术的基础上，对同一信道内传输的虚级联信号容量进行二次优化，即可以在不破坏现用信道基础上同步完成信号变换和信道纠错工作，是一种建立在传输核心载体下的收发端容错协议。在信源与宿主间完成某信号内字段的自检和纠错工作，以实现整个信道传输链路的参数优化控制[10]。

主要包括以下3个方面：（1）自主修正链路中突发的坏轨（光纤节点），发现故障节点后自动标记或直接删除该坏轨；（2）信号准入至通行网络节点，并纳入传输链路，调节正常光纤保证网络传输；（3）适时优化信道容量，根据业务承载量和宽带冗余量的实际标准，调节网络参数以达到最优运营模式。

2.2.2 重置波分系数

依据终端用户的实际需求和提供服务的标准要求，科学设置设备数量和布置，完成信道扩容后信号可以从旁支链路直达核心路由节点，即业务工作与技术模式自由分离，在不影响用户体验的前提下重新设置波分系数，确保信号准入同一路由设备后可以经不同信道汇聚至核心链路，并按实际业务模式二次分配至归属信道（加装波长转换器），可依据业务量加载信号链路，破除冗余机制的后置模式，大幅缩短信号自检时间，提升光纤网络的终端效率。

3 结 论

本文研究了光纤网络技术复用策略，探讨了基于5G承载网下的信号数据传输机制响应模式，通过重构组织架构和利用WDM波分技术，在有效节约纤芯资源的前提下实现信道大幅扩容和信号稳定传输，满足了广电光纤网络运营中的实际需求，进一步促进光纤网络与5G+通信技术的应用发展。