無線通信的LTE時代已全面開啟。隨著5G逐漸走近，單個基站的帶寬將會大幅增加，基站部署密度加大，現有的基站建網方式已顯現出一些問題。如基站選址困難、機房成本高、基站資源利用率低、維護工作量大等。

隨著BBU與RRU分離以及RRU拉遠技術的逐漸成熟，未來5G也必將采用BBU集中部署的方案，現有的光纖直連承載前傳方案不再適用，因此對于未來5G的超高密度無線網絡，集中部署的前傳承載成為研究的重點。

BBU集中部署的主要優勢

BBU集中到局站主要的優勢包括：

1、節省建設投資：BBU集中放置可以減少基帶硬件設備的數量，降低設備費用；同時無需新建基站機房與相關配套設施，可充分利用現有局站機房內的空間、電源和空調等資源，大大節省機房和配套設施投資。

2、減少運維成本：BBU設備集中安裝，減少了無線、承載專業的維護工作量；BBU集中部署，提高了電源供給的效率，利于節能減排；GPS設備亦可實現共享和集中，降低建設和維護成本。

3、實現快速建網：RRU完全室外型設計，直接引入市電并安裝室外一體化電源箱，即可滿足建設要求，大大降低了基站選址和建設難度，同時提升了網絡建設速度。原先基站尋址新建或租賃一個無線基站，需要通過土建（租賃不需要）、裝修、電源空調及主設備采購建設安裝等流程環節，采用BBU集中方式后將大幅縮短基站的建站周期。

4、無線網絡質量提升：未來BBU基帶池化，可實現多個無線站點基帶資源共享，有效地應對話務潮汐效應，根據話務動態變化，靈活配置基帶資源，提高了資源利用率；可消除RRU邊緣的干擾，便于提升密集區域的切換性能，減少掉線；可實現站內的載波聚合，以提高速率；可實現站間CoMP（多點協同），以提高站間邊緣速率。

在以上優勢中，BBU集中的成本優勢是最直觀且可以在短期內看到成效的。根據國內運營商的測算，平均每宏基站可減少18．46萬元投資，按5000個站的規模計算，累計可省9．23億元，每年還可節省運營成本（主要是基站機房租賃和維護成本）1．62億元。

前傳承載的接口

BBU集中后，移動承載網的結構將發生較大的變化，新的網絡結構如圖1所示。

　　圖1 BBU集中后的移動承載網結構

移動承載被分為了移動前傳和移動回傳兩個部分，前傳是指基站RRU到BBU之間的網絡，回傳是指BBU到S－GW／MME之間的網絡。

前傳方面，CPRI接口獲得了更多主流設備廠商的支持，且定義了滿足LTE需求的更高速率，因此，CPRI接口成為國內主流，被廣泛采用。

CPRI（Common Public Radio Interface，公共無線接口規范）可用于各種無線網絡制式（GSM、cdma2000、LTE等），目前已發布到7．0版本，速率達到了25Gbit／s。CPRI鏈路應用于REC（Radio Equipment Control，即LTE制式中的BBU）和RE（Radio Equipment，即LTE制式中的RRU）之間。

由于CPRI采用射頻模擬信號采樣數字化，帶寬需求比業務帶寬增加數十倍，對于4G系統，在20M載波配置下，一個3載波的RRU型基站的承載帶寬需求為：

FDD LTE：3×2．5Gbit／s（2T2R），3×4．9Gbit／s （2T4R）

TD－LTE ：3×4．9Gbit／s （4T4R），3×9．8Gbit／s （8T8R）

為了保證RRU與BBU之間的數據可以正常傳遞、其性能可以滿足基站應用要求，CPRI對同步、時延精度、鏈路質量、告警等物理層指標進行了規定，對于目前的4G系統，主要包括：

表 1 CPRI主要物理層指標

　　帶寬需求、物理指標要求等是運營商評價前傳技術方案是否可行的重要依據。

導讀：無線通信的LTE時代已全面開啟。隨著5G逐漸走近，單個基站的帶寬將會大幅增加，基站部署密度加大，現有的基站建網方式已顯現出一些問題。如基站選址困難、機房成本高、基站資源利用率低、維護工作量大等。

前傳技術方案

一、光纖直連方案：

顧名思義，RRU與BBU之間的CPRI接口采用光纖直接連接。目前CPRI光模塊由基站設備供應商統一提供，無需考慮光模塊的互通問題。

為了節省一半的光纖資源，業界提出了單纖雙向的解決方案。單纖雙向就是指雙方向的數據信號采用不同的波長在一根光纖中傳送。由于雙方向各須增加一個波長選擇濾波器，透過發送波長，折射接收波長，因此，成本較單纖單向光模塊有所增加。

光纖直連方案實現簡單，但最大的問題就是光纖資源占用很多，即使采用單纖雙向方案，光纖資源的占用量仍然不容忽視，在光纖資源緊張的區域，不宜采用此方案。另外，目前基站對于CPRI光接口的管理功能還比較弱，保護機制不完善。

二、WDM方案：

這個方案是利用波分復用特性，將多個CPRI鏈路采用不同的波長承載，然后再復用到一根光纖中，以達到節省光纖資源的目的。WDM方案有兩種實現方案。

WDM承載設備方案：采用小型化的WDM承載設備實現CPRI鏈路的承載。由于BBU和RRU通過CPRI接口與WDM承載設備直接連接，基站設備只需選用短距光模塊即可。WDM承載設備具備組網能力，可以為CPRI鏈路提供保護機制。

此種方案有兩種實現方式，一種是成幀方案即將CPRI信號映射到OTN幀結構后再轉換成彩光信號實現波分復用，一種是非成幀方案即直接將CPRI信號轉為彩光后實現波分復用。由于實現方式不同，兩類設備在功能和性能上存在差異。

1． 信號封裝到OTN幀的實現方案可支持更好的管理，可以提高前傳網絡的可管理性和可靠性；同時，由于成幀操作，絕對時延和時延精度有所劣化。

2． CPRI信號不封裝到OTN幀的實現方案可保證很小的絕對時延和時延精度，但是由于無法監測誤碼，無法在線路性能劣化時執行倒換。

CPRI彩光方案：基站CPRI接口采用彩光模塊，通過無源的合分波器實現波分復用，無需配置承載設備。CPRI彩光方案的優勢如下：

1． 相對于普通CRPI光纖直連方案，CPRI彩光模塊的傳輸距離更長，且可以通過WDM方式節約光纖資源；

2． 相對于WDM方案，可以減少BBU／RRU設備與WDM設備之間的白光互聯光模塊，降低建設成本。

但是，CPRI彩光方案目前尚處于萌芽期，網管能力、保護能力仍處于未知狀態，維護問題能否解決也是影響其未來應用的關鍵因素。不過由于彩光方案全程無源、使用簡單并且支持波分復用等優勢，目前也是業界比較看好的前傳方案。

三、WDM－PON承載方案：

WDM－PON由于接入用戶帶寬需求不足，一直進展較慢，近期隨著CPRI承載和用戶帶寬需求的迅速增長，業界也開始考慮把WDM－PON作為承載CPRI信號的技術方案之一。

WDM－PON的一個最大特點就是波長獨立，不同波長通道可采用不同協議、速率、碼型，承載不同業務，這將為CPRI的承載減少光纖和專用設備。在性能上，CPRI的需求遠比普通用戶接入嚴格得多，因此WDM－PON需要簡化協議和封裝的流程，來滿足CPRI對于時延和抖動的需求。對于CPRI的信號可以采用直接透傳，或者將CPRI信號做簡單處理后封裝進以太網幀進行傳輸。目前WDM－PON承載CPRI的技術方案還處于起步階段，ITU－T15組的Q2正在進行相關的標準化工作。

面向5G的下一代前傳接口 5G每基站帶寬是4G的1000倍＝10x基站密度x10x載波帶寬x10x頻譜效率，通常來講，拋開基站密度因素，每基站所需帶寬是4G的30～50倍。按照通常的5G模型分析，如果繼續沿用CPRI格式的前傳接口，前傳帶寬有可能達到1Tbit／s以上，不管經濟上還是技術上前傳將變得無法負擔，因此對CPRI接口進行優化刻不容緩。

NGFI是指下一代無線網絡主設備中基帶處理功能與遠端射頻處理功能之間的前傳接口，基本特征是重新定義了BBU和RRU的功能，將部分BBU處理功能移至RRU上，進而導致BBU和RRU的形態改變，重構后分別重定義名稱為RCC（Radio Cloud Center，無線云中心）和RRS（Radio Remote System，射頻拉遠系統），并且基于分組交換協議將前傳由4G的點對點接口重新定義為多點對多點的移動前傳網絡。NGFI的架構如圖2所示。

　　圖2 NGFI的架構

RCC和RRS的劃分有很多種方式，包括：

1）2層內部劃分－LOW MAC／HIGH MAC

2）MAC／PHY劃分

3） Bit－level／Symbol－level劃分

4） Symbol－level／Sample－level

5）Baseband／RF劃分

不同劃分方式會帶來不同的前傳帶寬和時延要求，一般兩者不可兼備。需要帶寬小的劃分方式會有更嚴格的時延要求，另外由于更多功能轉移到了遠端設備，也會帶來遠端設備的復雜化。因此，在未來使用的時候需要根據具體需求在各種方案之間進行權衡。目前國內外主流運營商都傾向于前傳帶寬不超過25Gbit／s，這樣可以充分利用將要出爐的25G以太網標準和成熟的100G光模塊產業鏈（4×25G）。

標準化方面，2015年10月成立了IEEE1914任務組，研究NGFI的需求和架構。任務組由中國移動主導，國內廠家包括烽火、中興在內，共45個成員，目前就應用場景、應用需求、關鍵指標等提出了很多想法。另外IEEE定義了用以太網傳輸CPRI信號的幀結構的IEEE1904．3標準，今年該標準會轉移到IEEE1914任務組中，這也是業界比較看好的用以太網幀格式稍作修改承載5G前傳的標準。