Page 19 - 网络电信2024年4月刊
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运营商专栏
面向下一代移动通信的前传网络关键技术
赵俊皓，张俊文，迟楠
复旦大学 电磁波信息科学教育部重点实验室
摘要：下一代宽带移动通信相对5G通信容量提升百倍至千倍，这对支撑其发展的前传光通信网络的物理基础
提出了巨大的挑战。系统回顾和梳理了移动前传网络的需求、技术和实现架构等。以光纤无线融合接入为基础，
重点针对数字前传技术、模拟前传技术和数模结合前传技术3类移动前传架构，围绕其网络架构、关键技术和未
来发展方向进行了深入的分析和探讨，并对未来前传网络关键技术进行展望。本研究可为未来移动前传网络的研
究提供参考。
关键词：前传网络；接入网；光载无线
进入21世纪以来，通信需求的爆炸性增长给宽带通信接入 等。其中，数字前传技术的研究热点聚焦于压缩数字信号数
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带来巨大考验，也为新型高速通信技术的发展提供机遇。如图1 据，以获取更高频谱效率 ；模拟前传技术的研究热点在于如
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（a） 所示，与5G 相比，下一代宽带移动通信在数据容量、网 何更好地补偿模拟信号的非线性失真 ；数模结合前传技术则
络覆盖范围、能源消耗、时延、可靠性以及网络连接密度方面 结合了数字信号的高保真度和模拟信号的高频谱效率的优点，
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提出新的需求 ，通信容量提升百倍至千倍，这对支撑其发展 实现了两者间较好的结合 。而近年来，随着毫米波、太赫兹
的前传光通信网络的物理基础提出重大挑战。随着数据流量的 等无线通信技术的发展，业界也提出了光子毫米波、光子太赫
指数级增长，现有前传光网络带宽已不能完全满足未来业务流 兹承载的前传网络 [9-10] ，以满足未来前传网络的大规模密集布站需求。
量需求，亟需物理层通信技术的变革。当前，以通用公共无线 本文中，我们以未来前传网络的需求为导向，系统回顾和
[2]
接口（CPRI）为主要接口标准的集中式无线接入网 和云无线 梳理了移动前传网络的需求、技术和实现架构等。此外，本文
接入网是主流的前传网络。但由于存在低频谱效率和大数据速 以光纤无线融合接入为基础，重点针对数字前传技术、模拟前
率需求，CPRI的可扩展性受到限制。如今，移动前传网络的发 传技术和数模结合前传技术，围绕其网络架构、关键技术和未
展面临两大挑战：一方面，未来移动前传网络亟需寻求新的光 来发展方向进行深入分析和探讨；进一步地，对未来前传光网
前传网络实现架构，实现大带宽、高速率、低时延的移动前传 络关键技术进行展望，为未来移动前传网络的研究提供参考。
网络；另一方面，亟需开发新型前传数据调制、传输和解调实
现方式，压缩前传通信的带宽，以进一步提高前传通信的传输 一、移动前传的发展
效率。 移动前传（MFH）是无线接入网功能划分的产物。5G乃至
对此，业界展开了大量深入的研究。在网络架构实现方 B5G 的接入网架构如图1（b）所示。在接入网的发展中，随着
面，相干技术的下沉为高速短距离光接入及光互连提供了机 接入网架构的变化，前传网络的功能定位也在随之改变。如图
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遇，包括基于相干载波聚合技术的点到多点相干技术 ，以及 2所示，在3G接入网中，基带处理单元（BBU）和远程无线电单
[4]
基于相干的无源光网络 ，均有望提供巨大的前传通信网络带 元（RRU）作为一个整体，通过回传（Backhaul）网络与核心
宽，这也为超高速的移动前传光网络提供了物理基础。另一方 网连接；4G时代，BBU与RRU被拆分开，它们之间的链接定义为
面，随着光纤无线电融合（RoF）技术的发展，新型前传数据 前传（Fronthaul）网络，一般由光纤承载；5G时代后，接入网
调制、传输和解调成为可能。针对CPRI低效率的数据传输，压 又被进一步拆分，BBU被拆分成了中央单元（CU）和分布单元
[5]
缩前传网络的数据量成为研究热点 。有望替代CPRI的前传技 （CU）。CU和DU之间形成了新的链路称为中传（Midhaul），而
术分支有：数字前传技术、模拟前传技术和数模结合前传技术 RRU 也由于功能的增加演变成了射频单元（RU）。
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