CN212785692U - 一种解决5g基站与宽带融合承载的新型pon网络架构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，5GDU/CU设备通过FlexE CRRI接口与FlexE交换背板连接，FlexE交换背板通过WDM的PON接口与局端基于WDM的AWG光器件连接；汇聚交换机通过以太网链路与以太网交换背板连接，以太网交换背板通过TDM的PON接口与局端基于WDM的AWG光器件连接；局端基于WDM的AWG光器件通过光纤链路与远端基于WDM的AWG光器件，远端基于WDM的AWG光器件与无色ONU连接，无色ONU与5GAAU连接；远端基于WDM的AWG光器件通过分光器与传统ONU连接，传统ONU与家庭网关连接，可以更好的解决5G基站与宽带业务的接入问题。

Description

一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构

技术领域

本实用新型属于5G通信技术领域,具体涉及一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构。

背景技术

随着全国5G网络的加速部署，5G承载网部署成为现阶段的难点问题。相比4G，5G对承载网络在带宽、时延、同步、可靠性、灵活性等方面提出了更高的要求。随着大规模的CRAN方式部署5G，前传网络成为承载网的重要组成部分，面临着大量的光纤需求，成为网络建设的瓶颈。

为获取更大的带宽资源，5G网络采用了高频组网，导致需新增大量的5G基站，尤其业务密集的小区、商务楼宇等，光纤再次建设的难度极大，因此就要解决5G前传与小区或楼宇的宽带接入，共享现有的光纤分配网来解决，大大降低建设难度及投资。

实用新型内容

本实用新型的目的是更好的解决5G基站与宽带业务的接入问题。

为此，本实用新型提供了一种基于WDM技术及PON技术的网络架构，包括5G DU/CU设备、汇聚交换机、FlexE CRRI接口、以太网链路、以太网交换背板、FlexE交换背板、WDM的PON接口、TDM的PON接口、局端基于WDM的AWG光器件、光纤链路、远端基于WDM的AWG光器件、分光器、无色ONU、传统ONU、5GAAU、家庭网关，所述5GDU/CU设备通过FlexE CRRI接口与FlexE交换背板连接，所述FlexE交换背板通过WDM的PON接口与局端基于WDM的AWG光器件连接；所述汇聚交换机通过以太网链路与以太网交换背板连接，所述以太网交换背板通过TDM的PON接口与局端基于WDM的AWG光器件连接；所述局端基于WDM的AWG光器件通过光纤链路与远端基于WDM的AWG光器件，所述远端基于WDM的AWG光器件与无色ONU连接，所述无色ONU与5GAAU连接；所述远端基于WDM的AWG光器件还与分光器连接，所述分光器与传统ONU连接，所述传统ONU与家庭网关连接。

进一步的，所述5GDU/CU设备、汇聚交换机、FlexE CRRI接口、以太网链路、以太网交换背板、FlexE交换背板、WDM的PON接口、TDM的PON接口、局端基于WDM的AWG光器件均设置于5G DU/CU池及数据网POP节点机房内。

进一步的，所述远端基于WDM的AWG光器件、无色ONU、5GAAU设置于5G基站。

进一步的，所述分光器、传统ONU、家庭网关设置于宽带用户处。

进一步的，所述FlexE CRRI接口为100G FlexE CRRI接口。

进一步的，所述以太网链路为10GE以太网链路。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种基于WDM技术及PON技术的网络架构，与传统的5G前传及FTTH接入技术相比，该实用新型提出了同时解决两种需求的融合式承载技术，相比传统技术，有如下优点：(1)部署快捷：FTTH ODN网络可灵活面对未来5G基站网格式建设方式，通过配纤光缆调配，快速提供前传链路；可通过SFPONU，提供免上电快捷部署于AAU设备的能力；(2)建设成本低：大量运营商的固网FTTH ODN已经建设完成并应用，利旧已有的FTTH ODN资源，实现5G前传和FTTH光纤、管道等资源共享，可大幅度节省主干光纤，降低光缆规划部署难度以及综合造价，具备较高的经济性；(3)运维简单：局端设备集中部署在接入机房可实现集中维护，提高运维效率。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1为5G网络架构图。

图2为解决FTTH的传统PON系统技术架构示意图。

图3为解决5G前传的WDM-PON系统技术架构示意图。

图4为同时解决5G前传及FTTH的PON系统新技术架构示意图。

图中：1、5GDU/CU池及数据网POP节点机房；2、5GDU/CU设备；3、数据网汇聚交换机设备；4、5GDU/CU下联的100GFlexECRRI接口；5、解决宽带接入OLT设备上联的10GE以太网链路；6、以太网交换背板；7、基于FlexE的以太网交换背板；8、基于WDM的PON接口；9、基于TDM的PON接口；10、局端基于WDM的AWG光器件；11、局端至远端的光纤链路；12、远端基于WDM的AWG光器件；13、基于PLC技术的分光器；14、接受波长可自动调节的无色ONU设备；15、传统ONU设备；16、5GAAU设备；17、家宽用户智能网关设备。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

图1所示为现有的5G网络基本架构所示，5G的前传需求及图2中基于PON技术的宽带接入需求，为节省光纤资源，实现统一接入，统一承载、降低实施难度的目标，满足室分场景的5G及宽带接入需求，并结合两种业务的需求特点，需要对现有PON技术架构进行改造。现阶段基于PON的5G前传可采用基于如图3的WDM-PON技术方案。

本实用新型通过与WDM-PON的改造，并与传统PON技术进行结合，针对5G与家宽对时延要求不同的特点，设置了不同的交换背板，引入FlexE交换技术，可同时满足5G及家宽业务两种需求的室内分布场景需求。

本实用新型提供了一种如图4所示的基于WDM技术及PON技术的网络架构，包括5GDU/CU设备2、汇聚交换机3、FlexE CRRI接口4、以太网链路5、以太网交换背板6、FlexE交换背板7、WDM的PON接口8、TDM的PON接口9、局端基于WDM的AWG光器件10、光纤链路11、远端基于WDM的AWG光器件12、分光器13、无色ONU14、传统ONU15、5GAAU16、家庭网关17，所述5GDU/CU设备2通过FlexECRRI接口4与FlexE交换背板7连接，所述FlexE交换背板7通过WDM的PON接口8与局端基于WDM的AWG光器件10连接；所述汇聚交换机3通过以太网链路5与以太网交换背板6连接，所述以太网交换背板6通过TDM的PON接口9与局端基于WDM的AWG光器件10连接；所述局端基于WDM的AWG光器件10通过光纤链路11与远端基于WDM的AWG光器件12，所述远端基于WDM的AWG光器件12与无色ONU14连接，所述无色ONU14与5GAAU16连接；所述远端基于WDM的AWG光器件12还与分光器13连接，所述分光器13与传统ONU15连接，所述传统ONU15与家庭网关17连接。

进一步的，所述5GDU/CU设备2、汇聚交换机3、FlexECRRI接口4、以太网链路5、以太网交换背板6、FlexE交换背板7、WDM的PON接口8、TDM的PON接口9、局端基于WDM的AWG光器件10均设置于5GDU/CU池及数据网POP节点机房1内。

进一步的，所述远端基于WDM的AWG光器件12、无色ONU14、5GAAU16设置于5G基站。

进一步的，所述分光器13、传统ONU15、家庭网关17设置于宽带用户处。

进一步的，所述FlexE CRRI接口4为100G FlexE CRRI接口。

进一步的，所述以太网链路5为10GE以太网链路。

OLT设备(包括以太网交换背板6、FlexE交换背板7、WDM的PON接口8、TDM的PON接口9)采用FlexE及标准以太网的双交换背板机制，其中5G前传部分接入基于FlexE的低时延交换背板，普通宽带业务接入传统的以太网交换背板，上联板分别对应交换背板，同时接入5GDU/CU及数据网设备。可实现不同业务的灵活交叉连接，5G数据无需缓冲、转发、路由、搜索等过程，满足5G的低时延交换需求，设置与交换背板直连的两种上联接口板，直连5GDU/CU的采用100G FlexE光接口，直连数据网设备的采用10GE标准以太网光接口。

根据接入业务的需求，设置有WDM的PON接口8及TDM的PON接口9两种PON口，WDM的PON接口8采用彩光模块，TDM的PON接口9采用白光模块。WDM的PON接口8采用25GWDM-PON线卡，每个PON口是一个拥有独立波长的独享通道，用于1个AAU eCPRI前传承载，实现对5G前传的支持。TDM的PON接口9可采用传统的2.5GPON或者X-GPON，无特定的波长要求，满足基本要求的下行1490nm窗口，上行1310nm窗口。

图4中局端基于WDM的AWG光器件10与远端基于WDM的AWG光器件12采用波导型光栅或介质膜滤波器的传统的光合分波器件，考虑到波长分配及适用性特点，建议不大于12端口。

波长分配方法可采用固定波长分配及共享波长分配，其中固定波长分配是为每一个ONU分配一个固定波长用于与OLT的传输，实现点对点连接。这是最理想的WDM-PON波长分配方案，能保证OLT与ONU之间有效可靠通信。在实际移动前传网络中，ONU与RRU连接。RRU数量十分庞大，而光源器件价格昂贵，设备生产商备货有限。固定波长分配方式下的WDM-PON部署成本过高，无法在移动前传网络中大规模部署。此外，固定波长分配方式波长固定，为每个ONU分配的波长无法服务其他ONU，难以适应灵活多变的移动前传网络传输场景。

共享波长分配方法为WDM-PON系统不对每个ONU的波长进行固定，而是进行动态分配，使得整个网络的ONU能够共享波长，使网络具备重构特点。OLT配置多波长光源，产生N个波长为N个ONU下行传输分别分配一个固定波长。ONU端配置可调谐激光器，可调谐4个不同波长。N个ONU上行传输共享4个波长。此时，系统需要规定波长带宽分配算法来为用户上行传输分配相应的带宽资源，而合理的波长带宽分配算法往往能提高用户QoS。WDM-PON系统波长带宽分配算法分为两类：静态顺序分配算法和动态分配算法。前者无需复杂的实现过程，是以“先到先传输”“先请求先分配”的原理进行波长带宽分配的。具体来说，该算法在OLT设置一个缓存区来缓存下行数据，同时在每一个ONU单元设置一个缓存区来缓存上行数据。若有数据到达OLT时，OLT查看当前系统是否有可用波长带宽，有则按需分配波长带宽、传送数据，无则让该数据进入等待状态。ONU根据接收到的下行数据长度找出自己队列中长度适合的上行数据进行发送。动态分配算法则比较复杂，根据实际用户端负载的差异或传输数据的类型，动态将有限的共享波长带宽分配给用户。这种算法往往能保证用户的QoS。

AWG器件采用周期性AWG，下行方向：周期性AWG的路由公共端口通过馈线光纤接收到耦合器发来的N对波长不同的下行光信号，周期性AWG具有波分复用/解复用功能，对N对波长不同的下行光信号进行波长选择，分别从N个路由分流端口输出到N个分支光纤，分别发送到N个接入ONU中的远端WDM-PON光模块；上行方向：周期性AWG的N个路由分流端口通过N个分支光纤分别接收N个ONU中的远端WDM-PON光模块发来的各路由分流端口指定波长的上行光信号，从路由公共端口输出到馈线光纤，发送到耦合器的耦合公共端口

图4中的分光器13，采用基于PLC的传统盒式或插片式分光器，考虑到光功率分配等因素，建议不大于1:32。

图4中的无色ONU 14，在ONU侧配置五色化光模块，可以根据OLT的调度自行动态调整合适的波长，具体来说，在传输过程中，OLT会根据具体网络情况动态给每个ONU分配波长。当ONU接到OLT的波长分配信息后，分配给它哪个波长，ONU端可调激光器调整到相应的波长进行传输。

图4中的传统ONU 15采用现阶段标准的白光ONU设备，上下行工作波长分别为1310nm及1490nm窗口。

对于本实用新型的光纤分配网，可采用原有基于FTTH一、二级分光模式的ODN网络，无需进行任何改造，但可能会因为器件插损的问题增加2-3dB的额外通道代价，可采用高性能光模块来克服解决这个问题。

综上所述，该基于WDM技术及PON技术的网络架构，与传统的5G前传及FTTH接入技术相比，该实用新型提出了同时解决两种需求的融合式承载技术，相比传统技术，有如下优点：(1)部署快捷：FTTH ODN网络可灵活面对未来5G基站网格式建设方式，通过配纤光缆调配，快速提供前传链路；可通过SFP ONU，提供免上电快捷部署于AAU设备的能力；(2)建设成本低：大量运营商的固网FTTH ODN已经建设完成并应用，利旧已有的FTTH ODN资源，实现5G前传和FTTH光纤、管道等资源共享，可大幅度节省主干光纤，降低光缆规划部署难度以及综合造价，具备较高的经济性；(3)运维简单：局端设备集中部署在接入机房可实现集中维护，提高运维效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：包括5GDU/CU设备(2)、汇聚交换机(3)、FlexE CRRI接口(4)、以太网链路(5)、以太网交换背板(6)、FlexE交换背板(7)、WDM的PON接口(8)、TDM的PON接口(9)、局端基于WDM的AWG光器件(10)、光纤链路(11)、远端基于WDM的AWG光器件(12)、分光器(13)、无色ONU(14)、传统ONU(15)、5GAAU(16)、家庭网关(17)，所述5GDU/CU设备(2)通过FlexECRRI接口(4)与FlexE交换背板(7)连接，所述FlexE交换背板(7)通过WDM的PON接口(8)与局端基于WDM的AWG光器件(10)连接；所述汇聚交换机(3)通过以太网链路(5)与以太网交换背板(6)连接，所述以太网交换背板(6)通过TDM的PON接口(9)与局端基于WDM的AWG光器件(10)连接；所述局端基于WDM的AWG光器件(10)通过光纤链路(11)与远端基于WDM的AWG光器件(12)，所述远端基于WDM的AWG光器件(12)与无色ONU(14)连接，所述无色ONU(14)与5GAAU(16)连接；所述远端基于WDM的AWG光器件(12)还与分光器(13)连接，所述分光器(13)与传统ONU(15)连接，所述传统ONU(15)与家庭网关(17)连接。

2.如权利要求1所述的一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：所述5GDU/CU设备(2)、汇聚交换机(3)、FlexECRRI接口(4)、以太网链路(5)、以太网交换背板(6)、FlexE交换背板(7)、WDM的PON接口(8)、TDM的PON接口(9)、局端基于WDM的AWG光器件(10)均设置于5GDU/CU池及数据网POP节点机房(1)内。

3.如权利要求1所述的一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：所述远端基于WDM的AWG光器件(12)、无色ONU(14)、5GAAU(16)设置于5G基站。

4.如权利要求1所述的一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：所述分光器(13)、传统ONU(15)、家庭网关(17)设置于宽带用户处。

5.如权利要求1所述的一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：所述FlexE CRRI接口(4)为100G FlexE CRRI接口。

6.如权利要求1所述的一种解决5G基站与宽带融合承载的新型PON网络架构，其特征在于：所述以太网链路(5)为10GE以太网链路。

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