[发明专利]一种5G前传的低时延装置及方法

说明书

本发明公开了一种5G前传的低时延装置及方法，首先将各个子AAU的上行传输请求汇集到位于网络拓扑结构中央的中心AAU，中心AAU根据各个子AAU的上行传输需求及其对应的ONU，得到各个ONU的上行传输需求，并进行本地动态带宽分配，随后将带宽分配结果生成Grant信息分发至各个ONU，各ONU根据带宽分配结果进行上行数据发送从而避免冲突。

技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种5G前传的低时延装置及方法。

背景技术

在5G通信中，RAN网络将从4G和LTE网络的BBU、RRU两级架构演进至CU、DU、和AAU三级架构。在原先的BBU中的非实时处理部分被分割出来重新定义为集中单元(CentralizedUnit,CU),原BBU中的底层物理层功能与原RRU整合为有源天线处理单元(Active AntennaUnit,AAU)，而原BBU的剩余功能重新定义为分布单元(Distribute Unit,DU)，负责处理高层的物理层协议和实时服务。因此，5G承载网将分成工作在AAU和DU之间的前传网络(Fronthaul)、工作在DU和CU之间的中传网络(Middlehaul)和工作在CU和核心网设备及业务网络中间的回传网络(Backhaul)。

增强型移动宽带(eMBB)、大规模机器类通信(mMTC)和超可靠低时延通信(uRLLC)是国际电信联盟无线电通信局(ITU-R)定义的三类典型5G业务场景，其中uRLLC主要面向车联网、工业控制等垂直行业的特殊应用，典型的uRLLC类业务诸如自动驾驶、增强现实、虚拟现实和感知网络等基于5G网络得以实现，对传输时延的要求十分苛刻。第三代合作伙伴计划(The 3rd Generation Partnership Project,3GPP)对uRLLC类业务提出了端到端通信1ms量级时延的要求，在端到端通信时延低至1ms量级的前提下，5G通信对前传网络的传输时延就会变得更加苛刻，下一代移动网络联盟(Next Generation Mobile NetworksAlliance,NGMA)提出前传网络的传输时延应当被控制在250us以内。

在前传网络中，无源光网络(Passive Optical Network,PON)技术由于其低成本、大带宽、长距离、大范围和无源化等优良特性，理所当然的成为了目前最有效最值得研究的方案。PON系统结构主要由位于中心交换局(Central Office,CO)的光线路终端(OpticalLine Terminal,OLT)、用户端光网络单元(Optical Network Unit,ONU)和包含无源光器件的光分配网(Optical Distribution Network,ODN)组成。OLT是核心网络与接入网的连接点，ODN一般由光纤、光连接器和光分路器等无源器件组成，ONU位于用户侧，与用户终端设备直接或间接相连。PON网络一般是采取点到多点通信的树状结构为主，其中基于时分复用技术的TDM-PON由于其较低的成本吸引了越来越多的关注。

TDM-PON在下行方向上采用TDM广播的方式，而在上行方向上为了避免各个ONU之间的冲突，采用时分多址接入的方式复用一个波长通道，为每个ONU分配单独的上行时隙，OLT根据每个ONU的上行需求不同为各个ONU分配适当的上行时隙的过程就是动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation,DBA)的过程。现有的DBA技术，普遍采用OLT端进行带宽分配的方式，即ONU在上行传输数据的过程中需要上报所需带宽的请求，然后由OLT进行带宽计算，分配时隙给该用户进行数据传输，下达带宽分配指令给ONU，ONU根据OLT所分配的时隙传输数据帧。在这个过程中，Report和Grant指令的上报与下发带来的往返时间(Round-Trip Time,RTT)产生了较大的时延，尤其在长距离的PON网络中可能会引入毫秒量级的传播时延，从而大大增加了5G前传网络中的总体时延。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种5G前传的低时延装置及方法，利用光纤与无线混合接入的5G前传网络中密集分布的AAU，实现无需OLT参与的本地动态带宽分配，可以有效降低5G前传网络中动态带宽分配带来的时延。