蒋耀宇

（中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司，广东 东莞 523000）

0 引言

在网络技术的快速发展与现代化先进技术的支持下，当前我国移动通信网络建设及其技术研究领域中也取得了较为显著的突破和发展成就。其中，与传统的3G、4G 技术相比，5G 移动通信作为一种更为先进的新型技术，在我国移动通信领域中的应用越来越广泛，并且取得了较好的应用效果。值得注意的是，5G移动通信技术形式下，对光纤传送网结构基础上的移动通信前传技术设计与构建是整个技术设计与应用的核心，而当前的移动通信网络建设中，其前传网络多采用CPRI 网络结构形式，并不能很好的满足5G 移动通信的网络需求，需要进行网络结构更加复杂以及扇区、天窗数量更多的移动通信网络形式构建，以实现更高的网络通信带宽获取，从而在新的前传网络结构与功能支持下，对5G 移动通信的网络需求进行满足。因此，本文将通过对5G 移动通信技术的发展现状以及网络结构特点等分析，对基于光载射频技术的移动通信前传技术应用进行研究，以供参考。

1 5G 移动通信技术及其发展现状分析

5G 移动通信技术是最新一代蜂窝移动通信技术。5G 移动通信技术的发展与广泛应用，逐渐推动了5G通信时代以及现代社会的全面信息化时代到来。需要注意的是，5G 移动通信技术的应用与发展作为推动5G 通信时代以及现代社会全面信息化实现的最为关键技术环节，又是以移动通信技术的快速发展和广泛应用作为基础支持的。而当前我国移动通信技术发展中，随着无线网络的接入应用，在无线网络技术支持下的BBU 池组化实现，也是其技术发展的重要方向和趋势，而这种技术模式在移动通信网络建设与发展中，不仅能够实现对基带资源的有效结合运用，而且能够提升其网络通信中的频率资源利用率，实现网络容量扩展和增加。在上述BBU 池组化趋势下的基带池架构，与传统的无线接入网络架构存在较大的不同，能够在网络架构设计与组建中，利用网络宽带中较为灵活的BBU 以及RRU 通信接口，来对移动通信过程中无线信号传输的稳定以及低延迟、低误码功能需求进行满足，从而达到更好的移动通信传输与网络服务效果[1-2]。

2 5G 移动通信的网络结架构及特点分析

集中式/云无线接入网络（C-RAN）是以当前的网络环境与技术发展条件为支持的一种新型无线接入网络结构，也是5G 移动通信网络设计和构建中所采用的主要网络技术模式，其具体架构如图1 所示。在该网络结构中，BBU 作为整个网络的基带单元结构部分，其在网络通信与信号传输中主要进行数字信号的处理功能提供和支持，而RRU 作为信号传输的射频拉远单元部分，则是以射频信号传输与接收为主。此外，根据该网络基本结构形式可看出，其基本结构组成主要包含BBU 与RRU 两个功能单元，并且对两个单元之间采用CPRI（通用公共无线电接口）或者是OBSA（开放式基站架构联盟）进行连接与定义。其中，CPRI 作为C-RAN 结构中最为常见的通信接口协议模式，主要由数据链路结构层和物理层组成，并且对C-RAN 网络系统中的基站数据处理控制单元以及基站收发单元之间的接口关系进行定义，能够直接对直放站数据进行远端传输支持。

图1 C-RAN 网络的基本结构分析

3 基于光载射频技术的移动通信前传技术应用

3.1 光载射频技术概述

所谓光载射频技术，即将射频信号直接加载在光波上，然后利用光纤对信号进行传送，接收端配置有光电探测器，该设备的作用是将光纤传送来的光电信号转换成射频信号，然后对用户端利用天线发送射频信号，结构如图2 所示。光载射频系统中包含中心站、基站及连接BS 与CS 的光纤链路；CS 担负自愿分配、调制解调基带及射频信号、交换路由等工作；BS 负责转换光电信号、收发射频信号等；通过光纤链路将BS与CS 连接。

图2 光载射频系统结构

3.1.1 中心站调制方式

在光载射频系统中，调制方式包含两种：外调制与直接调制。直接调制方式的激光器驱动电流为射频信号，激光器对输出的光波强度进行控制，产生光载射频信号；外调制则与激光器无直接关系，是在激光器外完成的调制方式，如电光、磁光、声光等调制，经激光器输出的光波经晶体，在外加电场的作用下，产生磁光、电光或弹光等效应，加载信号的射频信号为晶体驱动的电压，对外调制器输出光信号的相位、幅度、频率等进行控制。直接调制技术具有经济性高、原理简单等优势，但因激光器的频率啁啾及驰豫振荡问题，对数据速率及调制带宽存在局限；而外调制中调制器与激光器相互独立，激光器对射频信号的调制影响较小，因此数据速率及调制带宽相对较高。

3.1.2 基站探测方式

现阶段，在光载射频系统中，接收端采用光电探测器，其优势在于响应带宽高、噪声小等；探测器数据的光功率与光电流呈正比，如一组光信号中包含多个频率成分时，各频率分量在广场模平方之和组成光电流直流部分，各频率分量光信号通过外差拍频方式得到光电流射频部分，然后从光电流中将需传输给无线用户终端的射频信号提取出来，通过天线传送给用户[3]。

3.1.3 光载射频技术的优势

通过光载射频技术的分析可知，其优势主要表现在如下五方面：第一，光载射频技术的实施，是对当前光纤传送网中光纤通信的优势充分利用：损耗低、带宽大、抗电磁干扰能力强等；第二，随着投入使用的射频信号频率不断提高、数据速率不但加快，因电子瓶颈效应的存在，高频高速率信号在电域处理难度不断增大，而光载射频系统中在光电转换前，滤波、移相等信号处理完全可在光域内完成；第三，光载射频网络结构中，BS 单元的组成比较简单，主要包含射频收发装置、放大电路及光电探测器等设备，基站的大小、成本均可有效控制；第四，实现多业务共传，利用无线接入的射频信号与有线接入的基带信号，在光波上可同时利用光载射频技术加载，然后利用光电探测器转换，提供不同的业务类型；第五，光载射频技术的应用场景多元，除在移动通信接入网中应用外，在军事网络、智慧交通系统等场景中均可应用。

3.2 基于光载射频系统的模拟前传网络

该网络架构是在C-RAN 网络架构中引入光载射频技术，实现模拟信号在移动前传网络中传输，在BBU中集中了价格昂贵的模数/数模转换器件，使RRU 结构进一步简化。在C-RAN 网络中引入光载射频技术，在为用户提供多种业务服务的同时，基础设施、资源也得到高度共享，大大提升了用户的体验感受。在当前5G 移动通信的快速发展中，对移动通信容量、速率要求大幅提升，相比数字移动前传网络，基于光载射频技术的模拟移动前传网络在数据速率、时延、信号带宽等方面优势更加明显，如在相同速率传输情况下，模拟移动前传网络需要的带宽更小，且在信号抖动、同步等方面要求更低。现阶段，基于光载射频系统的模拟移动前传网络方案主要针对单一频段实现，集中在高频毫米波段或低于6 GHz 的低频波段，因此在网络架构方案方面主要包含基于副载波复用的中频前传网络、基于时分复用低频前传网络及基于毫米波的前传网络。

4 结论

本文对基于光载射频技术的模拟移动前传网络架构进行研究，实际中还有诸多移动前传网络架构方案，如基于模拟与数字混合组网的移动前传网络、基于多模多核光纤复用的移动前传网络、基于高低频混合组网的移动前传网络等，均在5G 移动通信光纤传送网中匹配度较高。虽然模拟移动前传网络发展时间较短，技术也尚未完全成熟，但在5G 移动通信技术的推动下及光载射频技术的研究中，该网络架构方案的优势已经非常明显：第一，在系统结构方面，系统中中心站-基站结构与移动前传中BBU-RRU 结构的匹配度较高，所有在移动前传网络中完全可融入光载射频系统；第二，在频谱方面，5G移动通信网络需要的频率波段较高，而本文研究的高频毫米波段在光纤传输中进行数据加载与5G 移动网络需求相符，应用的可行性较高；第三，在组网方面，5G 网络研究的重点一直都是超密集组网方向，而基于光载射频技术的模拟移动前传网络链路中RRU 结构简单，符合密集部署的要求；第四，在时延方面，5G 网络对时延要求更高，为增强用户的体验，RRU 端光载射频信号探测、收发等处理均比较简单，时间延迟可大幅降低。

事实上，对基于光纤传送网的5G 移动通信前传关键技术进行研究，能够为5G 移动通信网络技术方案的设计和合理选择应用提供有效的参考和支持，从而促进基于光纤传送网的5G移动通信技术进一步开发和应用。