光通信——前传基本架构

一、前传基本架构

第三代移动通信技术引入了分布式射频接入网络（Distributed Radio Access Network ， D-RAN）架构。在此架构中的的基带处理单元（ Baseband Unit ， BBU）和射频拉远单元（ Remote Radio Unit ， RRU ）组距离较近， BBU 被置于机房中，RRU 则置于天线附近 ，二者间通过光纤传输信号。

随后的 4G 和 5G 移动通信广泛采用云 / 集中式无线接入网络（ Cloud/Centralized Radio Access Network ， C-RAN ）架构，将所有 BBU 集中在中央站点（ Central Office ， CO ），形成 BBU 池，每个 RRU 属于整个 BBU 池。 BBU 池与 RRU 距离拉远， RRU 被置于靠近用户的地方。

C-RAN 架构下诞生了移动前传（Mobile Fronthaul，MFH）网络：BBU 池与远端各 RRU 之间的通信链路。

5G 下的 C-RAN 架构在 4G 架构下对功能进行细分重组， 三级结构：中央单元（Central Unit，CU）、分布式单元（Distributed Unit，DU）和活动天线单元（Active Antenna Unit，AAU）。

CU 负责控制面的功能，负责管理各项属性。
DU 负责用户面的功能，处理数据传输和流量控制等任务。
AAU 用于实现 C-RAN 架构中局部物理层、RRU 和天线的功能。
这里的 MFH 网络则代表的是 DU 与 AAU 之间的通信链路。

二、前传关键技术

A.基于数字信号传输的前传技术

基于CPRI协议

CPRI（Common Public Radio Interface，公共无线接口协议）

目前实际情况下 C-RAN 架构使用的主流 MFH 网络技术仍然是传输基于 CPRI 协议的数字信号。

CPRI流程：在 BBU 池中进行信号基带处理和电光转换。光信号通过前传传输至 RRU 后，再次转换为电信号，通过信号处理恢复为传输的基带信号。最后进行数模转换，对生成的模拟信号上变频后发射出去。（通过信号处理恢复为传输的基带信号指的是一系列对接收到的电信号进行处理的步骤，以恢复为原始的基带信号。步骤包括：信号解调、均衡、错误检测和纠正、信号重建、帧同步和时间同步等）

缺点：基于 CPRI 的 MFH 网络存在着容量过大、带宽过度浪费、频谱效率低的诸多弊端，这是由于其过程较为复杂，所传输的数据量过大所导致的。

基于eCPRI协议

eCPRI（enhanced CPRI，演进通用公共无线电接口协议）

对比 CPRI 协议， eCPRI 方案的改变在于重新分配基带处理，并且进行功能分割。由于 5G

时代需要在 RRU 端引入大规模阵列天线的场景， BBU 和 RRU 的链路上所需要传输的数据量

极大。更加确切的说，是 BBU 中基带处理单元的下层与 RRU 之间的链路，所以 eCPRI 的思

路是将基带处理单元的下层转入 RRU 中，使这条链路转变为 RRU 中的板内通信，以解决通

信容量问题。但相比之下，基带处理功能的分割也带来了集中度的相对降低的弊端

B.基于模拟信号传输的前传技术

FSO

MFH 网络除可以利用基于 CPRI 协议进行传输数字信号方式构建外，还可以通过传输模拟信号的方式进行构建。在众多传输模拟信号的通信技术中，自由空间光通信（Free Space Optical Communication， FSO ）是用作 MFH 网络搭建的一个优质选择。 FSO 的传输载体是激光光波，激光光束不通过导波介质直接在真空或大气传输，现如今的传输速率已经可以达到上百 G 。 FSO 技术具有很多优点，包括带宽较高、成本较低、频谱资源充足，也不会受到电磁干扰。FSO 通信信道是通过大气，这一点导致信号容易受到大气湍流等因素的干扰，致使信号失真。