CRAN传输解决方案及挑战

0.002 ppm
0.002 ppm时，锁定
10S
时间大于10S
参考RRU成熟技术，采用 两级锁相 第二级采用fcut极低的数字 锁相环 可满足0.002ppm指标要求
0.002ppm的时钟同步要求是CPRI over OTN的主要技术挑战！
解决方案1：OTN采用两级锁相环
解决方案2：0.002ppm指标的国际标准制定主要面向短距CPRI信号传输，用于CRAN长距离传
方案及挑战
•选择适当速率的OTU •高速光模块成本高。如TD 6.144G 时需10G光模块 •采用DWDM时需空调环境供电
时延
频率抖 动
•光纤直驱时，传输时延受限 •GSM：78km（约380us） •TD-SCDMA：40km（约 190us） •LTE：20km（约95us）
•±0.002ppm
通带平坦度
PON BBU-RRU基带信号
dB ≤0.5 dB ≤0.5
插损(含接头)
PON BBU-RRU基带信号
dB ≤1.4 dB ≤3.5
隔离度
相邻通道 非相邻通道
dB ≥30 dB ≥45
UniPON采用CPRI over WDM方式的原型机研发已基本完成
15
15
提纲
业务需求和C-RAN场景分析 各种技术传输性能分析 各种技术组网方案分析
C-RAN传输解决方案及挑战
提纲
业务需求和C-RAN场景分析 各种技术传输性能分析 各种技术组网方案分析 总结
2
光传送网架构和技术定位
家庭客户、WLAN、 普通集团客户
基站 重要集团客户
PON
有线接入网
城域数据网
SDH/MSTP
SDH/MSTP
城域传送网（核心、汇聚、接入）
PTN
输时可建议放宽该指标要求，并推进标准化
按照目前的仿真结果，一对OTN设备引入的频率抖动较小，基本可满足要求
9
UniPON技术在PON网络ODN架构上引入WDM/OTN，传输性能与WDM/9OTN相同
提纲
业务需求和C-RAN场景分析 各种技术传输性能分析 各种技术组网方案分析
- 光纤直驱方案（白光直驱、彩光直驱） - WDM/OTN方案 - UniPON方案 - 其他技术方案
总结
10
各种技术方案的光纤消耗：接入层光纤资源 很难满足光纤直驱全网建设需求
场景
技术方案
占用接入层 光纤芯数
31省城区接入层光纤资源统 计（光缆皮长公里，08年）
接入层实际部署的光缆一般为12芯，市区一般为24芯，使用 率一般在40%，2G/3G已使用的光纤数大于6芯
白光直驱
20芯
场景A：BBU位 于汇聚层
白光直驱方案占用光纤最多，彩光直驱次之，并且两种方案占用光纤数随站址数量的 增加而增加，目前接入层剩余光纤很难满足。
OTN/WDM方案占用的光纤最少，站址数量增加，占用光纤数略有增加
CWDM（粗波分）18波以内，1对纤芯可接入9个站址。密波通道数充裕
11
11
光纤直驱：传输距离受限、环网保护和 OAM能力不足，不适用于场景A
彩光直驱 GSM RRU级联
OTN/WDM
6芯
4芯
2芯/4芯(密波/ 粗波）
场景B：BBU适 当下沉
光纤直驱或 UniPON
接入层光缆占 用较少，末端 接入需求量大
场景C:传统基站 PTN/SDH
2芯
C-RAN模型说明：
接入环10个RRU站址，每站址3个RRU；白光直驱3级RRU级 联；彩光直驱采用40km光模块，每对芯串联4个站址；考 虑环网保护。GSM RRU级联按最大18级RRU级联计算。
时间同 步
•TD、LTE：±150ns •GSM：无要求
•OTN的业务映射、串并变换和FEC 等引入时延抖动，无法补偿
CPRI信号的高带宽、高时间和频率同步精度要求对传输网络提出严峻挑战！ 光纤直驱各项传输性能指标可满足CPRI要求，OTN/WDM的频率稳定度存8 在严峻挑 战。
CPRI over OTN需解决OTN级联带来 的频率抖动问题
• 时间同步：<±100us，远小于常规C- • 无法很好地满足C-RAN未来基带资源共
RAN的±150ns要求
享需求
17
提纲
业务需求和C-RAN场景分析 各种技术传输性能分析 各种技术组网方案分析 总结
18
C-RAN传输主要方案比较
比较项 光纤消耗 带宽要求
白光直驱
高：每个站址1对光纤（非18级级 联) 满足
场景C: 传统基站 • 需要较多的机房、电 源资源
CPRI: 几km~10km
场景B: BBU适当下沉， RRU更靠近用户
• 末端光纤资源匮乏 • 数量大、分布广 • RRU位于室内，部署 环保护困难
PTN
BBU
IP over WDM/OTN
RRU
PTN
城域网现状（场景C）及C-RAN部署场景 （场景A或B）带来的挑战分析
CPRI 标准 时钟 要求
要求1：锁相环截止频率fcut＝300Hz 要求2：抖动（0～fcut内相位噪声）小于0.002ppm 要求3：锁相环锁定时间<10s
3个技术要求无法同时满足
OTN时钟锁相改进方案
300
Fcut为300Hz时，无
KHz
法满足0.002 ppm抖
动要求
缩小fcut使抖动小于
PTN
城域传送网（核心、汇聚、接入）
SDH/MSTP PTN
末端接入光缆
接入层光缆
汇聚层光缆
核心层光缆
业务需求
承载需求
严峻挑战
全业务 LTE
接入能力：带宽需求大 承载效率：顺应业务IP化趋势
实现eNodeB之间的X2接口通信
接入侧管道和光缆资源不足 要求核心层传送设备支持L3功能
C-RAN
满足GSM、TD-SCDMA、TD-LTE集中化的传输 对传送技术指标和组网方式要求苛刻
核心层
OTN 大颗粒
OTN 大颗粒
OTN 大颗粒
汇聚层
PTN 中小颗粒
PTN 中小颗粒 OTN/PTN 中小颗粒
接入层
PTN 小颗粒
OTN 大颗粒
OTN 大颗粒
接入层设备数量多，投资规模大（接入层OTN成本约为PTN的四倍） 部分省公司的困惑：新建OTN面临如何与现有PTN网络共存？
13
13
- 光纤直驱方案（白光直驱、彩光直驱） - WDM/OTN方案 - UniPON方案 - 其他技术方案
总结
16
PTN承载远端部分基带处理的GSM CRAN技术研究（待研究）
技术方案原理 ✓部分基带处理功能在RRU上完成，
极大地降低BBU和RRU之间的信 号带宽 ✓C-RAN常规RRU带宽：457.2M （18载频） ✓C-RAN远端部分基带处理RRU带 宽：12M（18载频）
城域接入层
城域核心层 5~10节点 城域汇聚层 20～100节点
C-RAN BBU集中布放和CPRI高带宽需求
对城域网接入层的传输架构带来改变
… … 业务
业务 业务
业务
… … 业务
业务 业务
业务
10GE
10GE
城域核 心层
OTN+10GE PTN
10GE
10GE
现网
城域汇 聚层 10GE
10GE PTN
白光直驱
BBU和RRU采用传 统白光光模块 BBU与RRU光纤直 接连接，多个RRU 逐级级联
彩光直驱
BBU和RRU采用定
彩光SFP 彩光SFP
彩光SFP 彩光SFP
彩光SFP 彩光SFP
彩光SFP 彩光SFP
制的彩光光模块
BBU 采用无源的光分插
OMD
OMD
RRU 复用器(OADM)，
彩光SFP
全业务、LTE要、求C-RAN对传送网架构和技术提出新的要求和挑战3
城域传送网架构和技术发展
全业务
LTE回传
MME 时间源（主) SGW
Pool
时间源 (备)
S1-C X2
S1-U
C-RAN传输
量 面向基站等各类接入需 变 对接入层以上光缆扩容
接入网带宽提速
质 变
核心/汇聚层引入OTN PTN适应业务IP化 新建末端接入光缆
华为
中兴
阿朗
14
14
UniPON原型机研发
采用薄膜滤波器设计关键设备Mux
UniPON原型机关键技术指标
项目
单位 参数值
λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7 λ8 λ9 λ10
通道宽度
PON
nm
1290 ～ 1330 1480～1500
&
BBU-RRU基带信号 nm ±6.5
UniPON原型机
法满足高带宽需求
6
6
提纲
业务需求和C-RAN场景分析 各种技术传输性能分析
- 光纤直驱方案（白光直驱、彩光直驱） - WDM/OTN方案 - UniPON方案
各种技术组网方案分析 总结
7
CPRI信号针对短距光纤直驱设计，没有
为传输技术预留余量
CPRI性能指标
指标要求
带宽
•GSM:1.228G •TD：2.4576/6.144Gbps •LTE：4.9152Gbps/9.8304Gbps
CPRI: 几km~ 100km以上
场景A: BBU位于汇聚层 • BBU到RRU传输距离 远 • 需环保护、OAM等 实现可靠性和管理
sDCRIhelfCCCC BCCH-sDCRIhelf sDCRIhelfCCCC BCCH-sDCRIhelf
PTN
BSC/RNC/SGW
BBU
RRU
挑战
400～5000节点
光纤直驱方式存在消耗光纤严重（18级RRU级联除外）、传输距离受限（彩光）、 环 部网署保位护置和较O低A的M场能景力（欠场缺景（B白）光、彩光及18级RRU级联）等问题，仅适用1于2 在BBU12
OTN/WDM：对城域网架构带来较大改变
2G/3G/LTE传统基站 2G/3G CRAN
LTE CRAN
彩光直驱
中：每4个站址1对光纤 满足，需定制彩光模块
CPRI over WDM/OTN
OADM
彩光SFP
多个RRU共用1根光 彩光SFP
彩光SFP
彩光SFP 彩光SFP
彩光SFP 彩光SFP
纤
优点
挑战
•方案简洁，复杂 度低 •节省传输设备和 接入机房成本
•浪费光纤。白光 直驱时每个站址/
•彩光直驱方式传 输距离受限。无
源OADM和活接
彩光直驱时每4个 头差损，40 km光
站址，需1对光纤 模块仅可串连4个
GE GE
城域接
PTN
GE
入层 GE
GE
10GE
GE GE
10GE
GE
GE PTN GE
GE
GE
GE
宏站/室分站BBU
C-RAN
10GE
10GE
OTN+10GE PTN
10GE
10GE
10GE PTN
10GE
BBU
10GE
10GE
光纤直驱 或 OTN/WDM接入环
RRU
CPRI基带信号传输要求高带宽、低时延抖动和频率抖动，现有PTN GE接入环无
具体技术指标
发展策略建议
• 传输距离：单跳10km，最大级联6级 • 该技术方案下GSM C-RAN的RRU带宽
RRU，最长20km，小于常规的40km • 传输时延：200us时延限制； • 频率抖动：小于常规C-RAN要求，具体
指标待研究
减小近40倍，且对频率抖动和时间同步 的指标要求较低（待进一步确认），可 考虑研究采用PTN承载的可行性
UniPON—PON宽带接入和分布式基站基带信号 传输的统一承载平台（未来适用于场景B）
CPRI over WDM/OTN
•WDM为BBU-RRU 提供高宽带、低时延传输， 传输距离可达5～10km •PON采用CWDM的波长提供宽带接入 •PON主干光纤保护倒换提供保护机制
•演示系统
研究工作
已完成工作 复用/解复用器、滤波器等关键 器件结构 功率预算、波长规划 成本分析 演示系统研发 时间同步指标等关键技术研究 部署方案研究 进展中工作 原型机研发
•彩光模持困难
•环保护能力不足
•CPRI协议环保护 倒换时间200ms，业 务中断达秒级（传 输为50ms内） •仅支持链路中断倒 换，不支持帧丢失、 性能劣化倒换
•OAM欠缺 •CPRI仅有面向短 距传输的简单的 无线侧OAM，缺 乏传输OAM，网 络运维能力不足
•OTN的业务映射、汇聚、FEC等处 理步骤引入时延，缩短距离 •测试结果表明，采用GFEC/AFEC时 引入约23us/60us时延，使得传输距 离减小约5km/12km
•对现有传输技术提出严峻挑战 •OTN:20ppm; 路由器：100ppm •SDH:4.6ppm；基站:0.05ppm •OTN需工作于同步状态，并需进行 锁相电路改造
eNode B
城域传送网带宽提速， 满足LTE上/下行 80M/200M带宽需求
核心层PTN引入L3功能， 满足LTE X2接口需求
接入层光缆大量扩容
BBU位于接入层：UniPON， 新建末端接入光缆 BBU位于汇聚层：18级RRU级 联，彩光直驱，OTN/WDM
4
5
5
PTN PTN CPRI: 100米以内