面向5G移动前传的交换式光承载网关键光模块及其性能研究

The 5th Generation Cell Fronthaul, which is responsible for the baseband IQ signal transportation between the BBU pool and RRHs, has strict requirements on the transmission capacity and time/frequency synchronization. Introducing optical switching technology in fronthaul, Switched Optical Carrier Network with light WDM technology can improve capacity and coverage of BBU pool, which is considered as a promising solution for the 5th generation cell fronthaul..This project proposes new fronthaul architecture based on tunable laser and cyclic array waveguide grating. It can schedule the wavelength resources in RAN rapidly and realize flexible wavelength migration through the laser’s wavelength tuning property and self-routing characteristics of cyclic array waveguide grating. This architecture simplifies the fronthaul network and reduces operation cost of the whole system, and is consistent with the idea of sharing network resources in fronthaul..This project intends to study the cellular network resource sharing and scheduling solutions by constructing cyclic arrayed waveguide grating router. Investigate and resolve scientific and technical issues in tunable laser’s dispersion compensation and wavelength tracking. Design network synchronization protocols for Switched Optical Carrier Network to precisely synchronize the baseband pool and multiple radio units.

5G移动通信中的前传网络负责传输BBU池和RRU之间的数字化基带IQ信号，它在传输带宽、时钟/频率同步精度等方面都提出了新的严苛要求。采用轻量化波分复用技术的交换式光承载网将光交换的思想引入到前传网络中，扩大了5G网络中基带池的容量和共享范围，是一种非常具有应用前景的前传网络架构。.本项目提出了一种基于波长可调谐激光器和周期性阵列波导光栅的移动前传网络架构，它利用激光器的波长调谐功能和周期性阵列波导光栅的波长自路由特点实现了波长资源的快速迁移和灵活调度，不仅简化了前传网络的系统架构，降低了系统的运营成本，也和5G通信网络中实现网络资源共享的初衷非常吻合。.本项目拟从阵列波导光栅路由器的构造方法出发，探索5G通信前传网络中的资源共享和调度方案。探讨和解决可调谐激光器的色散补偿及波长跟踪等科学技术问题。设计适合交换式前传网络的网络同步协议，实现基带池与多个射频单元的精确同步。

本项目预期围绕基于 C-RAN 中回传网络的波长资源迁移和调度问题，在项目执行过程中我们具体研究了：1. 基于阵列波导光栅路由器构造适用于5G通信网络的新型回传网络架构；2. 研究可调谐直调激光器的传输性能；3. 回传网络的网络同步及协议设计。.在各项关键技术上取得的突破性、创新性成果概括如下：.第一，分别针对数字传输和模拟无线传输提出并验证了两种交换式光回传网络架构，包括：1）波长固定和可调激光器组合的 TWDM-PON系统；2）基于波长选择开关的云化无线接入网；.第二，可调谐直调激光器在不同回传网络场景下的传输系统，包括直调直检NRZ信号、高阶调制信号以及无线模拟信号的啁啾管理及DSP处理技术；.第三，多波长网络下的资源调度协议设计，有效降低了系统能耗。.本项目在执行期间共发表了 SCI/EI 论文 25 篇，发表包括于著名国际期刊 IEEE-PTL，IEEE-PJ 以及 OSA-Optics Express 等在内的 SCI 论文 11篇，EI/ISTP 收录会议论文 14 篇。另外，项目在执行期间，获得中国发明专利授权 6 项，美国发明专利1项。培养研究生共 7名，其中博士生4名。