5G承載光模塊
第五代移動(dòng)通信（5G）技術(shù)即將邁入商用化進(jìn)程，其新型業(yè)務(wù)特性和更高指標(biāo)要求對(duì)承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及各層技術(shù)方案均提出了新的挑戰(zhàn)。
面向5G承載，25/50/100Gb/s新型高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳接入層引入，N×100/200/400Gb/s高速光模塊將在回傳匯聚和核心層引入。5G光模塊在傳輸距離、調(diào)制方式、工作溫度和封裝等方面存在不同方案，需結(jié)合應(yīng)用場景、成本等因素適需選擇。下面態(tài)路通信為您介紹光模塊和5G承載網(wǎng)絡(luò)。
光模塊
光模塊是光通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)光信號(hào)和電信號(hào)之間高速轉(zhuǎn)換的一種光器件，是5G網(wǎng)絡(luò)物理層的基礎(chǔ)構(gòu)成單元，廣泛應(yīng)用于無線及傳輸設(shè)備。
光模塊的基本結(jié)構(gòu)有激光器（TOSA）和驅(qū)動(dòng)電路、檢測器（ROSA）和接收電路、復(fù)用器（MUX），解復(fù)用器（DEMUX）、接口、輔助電路、外殼等。
光模塊分類
5G網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
5G RAN接入網(wǎng)架構(gòu)：
在5G中，RAN接入網(wǎng)從原來的BU和RRU兩級(jí)結(jié)構(gòu)變?yōu)槿?jí)結(jié)構(gòu)，EPC被分為New Core和MEC兩部分，并進(jìn)行了下沉。
CU（Centralized Unit，集中單元）：非實(shí)時(shí)處理，集中部署，通用硬件。
DU（Distribute Unit，分布單元）：HARQ流程，高實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理，面向空口，保證頻譜效率。
AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）：eCPRI封裝，帶寬收斂，與天線數(shù)無關(guān)，與負(fù)載相關(guān)。
標(biāo)準(zhǔn)化中確定的CU/DU都是邏輯網(wǎng)元，實(shí)際兩者可以分開，也可以一體化部署，可分為D-RAN（Distributed RAN）和C-RAN（Centralized RAN）。
5G承載網(wǎng)
由于RAN的分離，承載網(wǎng)也就分成了三個(gè)部分
前傳（Fronthaul）：AAU和DU之間
中傳（Midhaul）：DU和CU之間
回傳（Backhaul）：CU之上
前傳
前傳就是AAU到DU之間這部分的承載。距離在1~2km以內(nèi)，時(shí)延要求高， 它包括以下連接方式：
l 光纖直連
每個(gè)AAU與DU之間全部采用光纖點(diǎn)到點(diǎn)直連組網(wǎng)，這種方式光纖資源占用很多，更適用于光纖資源比較豐富的區(qū)域。
一般采用25Gb/s灰光模塊，支持雙向和單纖雙向兩種類型，主要包括300m和10km兩種傳輸距離。
l 無源WDM
無源WDM要包括點(diǎn)到點(diǎn)無源WDM 和WDM-PON。
將光模塊安裝到AAU和DU上，通過無源設(shè)備完成WDM功能，采用一對(duì)或者一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè) AAU到DU間的連，一般需要10Gb/s或25Gb/s彩光模塊。
無源WDM方式雖然節(jié)約了光纖資源，但是也存在著運(yùn)維困難，不易管理，故障定位較難等問題。
l 有源WDM/OTN有源WDM/OTN
在AAU站點(diǎn)和DU機(jī)房中配置相應(yīng)的WDM/OTN設(shè)備，多個(gè)前傳信號(hào)通過WDM技術(shù)共享光纖資源。
在AAU/DU至WDM/OTN/SPN設(shè)備間一般需要10Gb/s或25Gb/s短距灰光模塊，在WDM/OTN/SPN設(shè)備間需要N×10/25/50/100Gb/s等速率的雙纖雙向或單纖雙向彩光模塊。
這種方案相比無源WDM方案，組網(wǎng)更加靈活（支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和組環(huán)網(wǎng)），同時(shí)光纖資源消耗并沒有增加。
前傳光模塊
中傳/回傳
5G中回傳覆蓋城域接入層、匯聚層與核心層，所需光模塊與現(xiàn)有傳送網(wǎng)及數(shù)據(jù)中心使用的光模塊技術(shù)差異不大，接入層將主要采用25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s等速率的灰光或彩光模塊，匯聚層及以上將較多采用100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等速率的DWDM彩光模塊。
l 分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN
利用帶有路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備組建中傳網(wǎng)絡(luò)，回傳部分繼續(xù)使用現(xiàn)有IPRAN（IF Radio Access Network，IP化無線接入網(wǎng)）架構(gòu)，OTN與IPRAN之間使用BGP協(xié)議進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)。
為了滿足5G承載對(duì)大容量和網(wǎng)絡(luò)切片的承載需求，IPRAN需要引入25GE、 50GE、100GE等高速接口技術(shù)，并考慮采用FlexE (Flexible Ethernet，靈活以太網(wǎng))等新型接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理隔離，提供更好的承載質(zhì)量保障。
l 端到端分組增強(qiáng)型OTN
中傳與回傳網(wǎng)絡(luò)全部使用分組增強(qiáng)型OTN設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。
與分組增強(qiáng)型OTN+IPRAN方案相比，該方案可以避免分組增強(qiáng)型OTN與 IPRAN的互聯(lián)互通和跨專業(yè)協(xié)調(diào)的問題，從而更好地發(fā)揮分組增強(qiáng)型OTN強(qiáng)大的組網(wǎng)能力和端到端的維護(hù)管理能力。
5G中回傳光模塊
5G承載光模塊產(chǎn)業(yè)目前發(fā)展水平
國內(nèi)外光模塊廠商圍繞5G應(yīng)用積極開展5G承載光模塊研發(fā)，目前的產(chǎn)品化能力如下表所示。
5G前傳25Gb/s光模塊方面，波長可調(diào)諧光模塊處于在研階段，BiDi光模塊處于樣品階段，其他類型的光模塊均已成熟。前傳100Gb/s BiDi光模塊的應(yīng)用規(guī)模較小，200Gb/s BiDi光模塊和100Gb/s 4WDM光模塊已經(jīng)成熟。
5G中回傳50Gb/s PAM4 BiDi 40km光模塊、400Gb/s直調(diào)和相干光模塊均處于在研階段，其他類型光模塊已基本成熟。
低成本是產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)5G光模塊的主要訴求點(diǎn)，規(guī)格分級(jí)、產(chǎn)業(yè)鏈共享、技術(shù)創(chuàng)新、國產(chǎn)化替代是實(shí)現(xiàn)低成本的幾個(gè)主要手段。
“5G商用，承載先行”。隨著5G網(wǎng)規(guī)模試點(diǎn)開展和預(yù)商用進(jìn)程加快，5G承載技術(shù)方案還將繼續(xù)加強(qiáng)融合創(chuàng)新。
END
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