高速直連銅纜(DAC)： 下一代5G開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)和邊緣連接的可行選擇

  隨著(zhù)越來(lái)越多的蜂窩設備被連接到網(wǎng)絡(luò )，電信行業(yè)未來(lái)的發(fā)展無(wú)可限量。再考慮到5G移動(dòng)寬帶旨在根據3GPP規范實(shí)現每平方公里連接一百萬(wàn)臺設備，這就更不足為奇了。同時(shí)，根據愛(ài)立信的移動(dòng)市場(chǎng)報告預測，今年平均每臺設備的月數據流量將有望達到19 GB。該報告還預測，今年的移動(dòng)通信總流量將達到每月110 EB, 也就是1100億GB! 蜂窩服務(wù)提供商對超快響應速度和隨時(shí)隨地訪(fǎng)問(wèn)無(wú)限數據以實(shí)現最佳客戶(hù)體驗寄予厚望。因此，電信網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)發(fā)展到復雜的虛擬化無(wú)線(xiàn)電系統，由龐大的開(kāi)放式解決方案選項體系提供支持。電信終端用戶(hù)和硬件供應商在開(kāi)放標準上進(jìn)行合作，以實(shí)現共同的目標——使更多的設備連接成為可能。隨著(zhù)對無(wú)線(xiàn)電需求的不斷增長(cháng)，開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)（O-RAN）標準日益普及。O-RAN因具備連接傳統無(wú)線(xiàn)電系統的能力而備受關(guān)注，許多蜂窩供應商為了推出5G并為全球下一代移動(dòng)通信技術(shù)部署奠定基礎，正在轉向開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)概念。

  開(kāi)放式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)采用創(chuàng )新的開(kāi)源設計以及非專(zhuān)有的商用現成品或技術(shù)（COTS）硬件和以太網(wǎng)行業(yè)標準，有助于實(shí)現更多連接。O-RAN提供了易于集成和可擴展性的分解網(wǎng)絡(luò )設計，具有互操作功能，可為私有和中立主機蜂窩網(wǎng)絡(luò )提供更低成本、更好創(chuàng )新以及更多機會(huì )。當我們深入分析O-RAN架構的組成部分時(shí)，我們就會(huì )發(fā)現，無(wú)線(xiàn)電單元（RU）、分布式單元（DU）、集中式單元（CU）、蜂窩基站網(wǎng)關(guān)和RAN智能控制器（RIC），可以隨時(shí)隨地部署短距離和長(cháng)距離網(wǎng)絡(luò )連接。與任何高帶寬低延遲傳輸需求一樣，物理層的連接性能非常重要。特別是在RU和DU之間的前傳鏈路，新的eCPRI和以太網(wǎng)無(wú)線(xiàn)電（RoE）協(xié)議可提供高效、靈活的基于以太網(wǎng)的傳輸，且目標最大延遲僅為100微秒。隨著(zhù)延遲的進(jìn)一步降低，電源及熱可靠性比以往任何時(shí)候都更加重要。

  部署位置的靈活性

  在O-RAN架構中，之前用來(lái)處理上行和下行流量的專(zhuān)有射頻拉遠頭（RRH）和基帶處理單元（BBU）被帶有開(kāi)放接口的RU、DU和CU（通常被稱(chēng)為O-RU、O-DU和O-CU）所取代。DU和CU通常與用于控制和優(yōu)化RAN功能的軟件定義RIC一起被部署在服務(wù)器上。網(wǎng)絡(luò )的前傳部分位于將無(wú)線(xiàn)電信號轉換為數字信號的RU和負責實(shí)時(shí)物理層傳輸和密集數字處理的DU之間。中傳指的是位于DU和CU之間的網(wǎng)絡(luò )部分，可支持更高層級的功能，并通過(guò)回傳將數據傳輸到核心或云上。

  O-RAN的優(yōu)勢之一是在網(wǎng)絡(luò )架構方式和各種構建塊位置選擇方面具有靈活性。蜂窩網(wǎng)絡(luò )可以部署為私有網(wǎng)絡(luò )和大型服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò )。在大規模宏O-RAN中，服務(wù)提供商可采用集中式方法，將DU和CU共同安置在遠端邊緣，也可以采用分布式方法，僅將CU安置在邊緣站點(diǎn)，并將DU與RU共同安置在基站。服務(wù)提供商也可將DU單獨安置在遠端邊緣，將CU安置在邊緣或區域云數據中心，或采取與傳統部署相同的方法，將RU、DU和CU安置在基站。RIC也可安置在遠端、邊緣或基站，具體取決于應用的實(shí)時(shí)性。

  雖然O-RAN具有極大的靈活性，但仍需要考慮諸如適用于未來(lái)的連接器、延遲、帶寬要求、功率限制和部署成本等因素。將CU整合到較少的中心位置是最經(jīng)濟高效的設計方式。然而，由于較短的距離有助于減少延遲，前傳連接的延遲和帶寬需求往往需要DU與RU同時(shí)存在于基站。又由于CU不負責實(shí)時(shí)功能，RU和DU到CU的距離并不是那么重要。

  隨著(zhù)前傳協(xié)議轉向基于以太網(wǎng)的eCPRI和RoE，延遲有所改善。一個(gè)DU可以連接到多個(gè)RU位置，最長(cháng)可達20公里——每增加一公里就會(huì )增加約5微秒的延遲。然而，與此同時(shí)，前傳網(wǎng)關(guān)（FHGW）則通過(guò)將基于CPRI的傳統接口轉換為分組以太網(wǎng)幀來(lái)實(shí)現O-RAN的啟用。設備通過(guò)執行額外的處理以使CPRI適應以太網(wǎng)。在存放DU和FHGW集群的遠端數據中心，交換機連接DU并提供前傳FHGW連接，從而在資源分配方面提供了更大的靈活性。

  物理層考量因素

  隨著(zhù)5G的進(jìn)一步普及，密集的基站和繁重的數據流量將需要借助CU和核心之間的回傳連接來(lái)支持數百千兆比特，服務(wù)提供商成為400G及以上高速以太網(wǎng)連接的關(guān)鍵驅動(dòng)力。DU和CU之間的中傳傳輸速率將在100Gb/s的范圍以?xún)?，而RU和DU（和FHGW）之間的前傳速率通常為10或25Gb/s。地理位置獨立的RU、DU和CU需要采用光纖布線(xiàn)和收發(fā)器來(lái)在較遠距離上支持以上速率。例如，5G核心距CU可達200公里，而CU和DU之間的距離則是20至80公里。但是，當他們處在同一位置時(shí)，對于他們之間的連接以及CU和DU集群的連接，還有一個(gè)更經(jīng)濟高效的選項。

  高速互連組件，如支持100Gb/s的無(wú)源QSFP28 直連銅纜(DAC) 和支持25Gb/s的SFP28 直連銅纜(DAC) ，可為O-RAN內的短距離連接提供最低延遲的方案。雖然這些DAC的距離被限制在5米左右，但它們仍然是柜內直連的理想選擇，這在O-RAN基站以及遠端和邊緣數據中心內極為常見(jiàn)。無(wú)源DAC還提供了最低的端口功耗，與帶有獨立收發(fā)器的光纖布線(xiàn)相比，每個(gè)端口的功耗降低了91%至97%，因此在短距離服務(wù)器網(wǎng)絡(luò )接入連接中迅速得以被廣泛采用。

  隨著(zhù)服務(wù)提供商和私有蜂窩網(wǎng)絡(luò )繼續普及5G，并升級到O-RAN架構（該架構可大幅降低總擁有成本并開(kāi)啟新的機會(huì )），他們應當仔細考慮采用高速DAC了。如今，DAC尚未廣泛使用于短距離無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )。將DAC用于短距離高速電信連接可最大限度地降低總運營(yíng)成本、減少延遲，并改善能效性能。這些優(yōu)勢與愛(ài)立信微波展望報告中強調的有關(guān)下一代移動(dòng)通信技術(shù)需求的首要目標一致。在數據中心，直連銅纜被廣泛用于支持大量關(guān)鍵任務(wù)的部署，那是因為網(wǎng)絡(luò )工程師完全信任無(wú)源銅纜一致的可靠性，但是，就跟為O-RAN選擇開(kāi)放硬件供應商一樣，選擇DAC制造商也必須遵循嚴格的標準。因此，必須確保DAC供應商已經(jīng)對產(chǎn)品在不同網(wǎng)絡(luò )設備供應商之間的以太網(wǎng)兼容性進(jìn)行了測試，且產(chǎn)品具備卓越的技術(shù)支持和靈活的供應鏈支持，以幫助確保成功部署并快速進(jìn)入市場(chǎng)。

  作為高質(zhì)量、高性能互連解決方案制造和創(chuàng )新的行業(yè)領(lǐng)導者，西蒙提供全面的DAC產(chǎn)品系列，用于10至100 Gb/s的可靠、低延遲連接，以及全系列有源光纜(AOC)和光纖結構化布線(xiàn)，用于長(cháng)距離O-RAN連接。下載西蒙相關(guān)應用和產(chǎn)品指南，了解更多關(guān)于高速線(xiàn)纜組件在為O-RAN等新興技術(shù)提供更高帶寬和更低延遲方面的優(yōu)勢。您還可以聯(lián)系我們的專(zhuān)家數據中心設計服務(wù)團隊，以指導您為所有O-RAN物理層連接做出最佳選擇。