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5G移動網(wǎng)絡(luò)光傳輸解決方案
5G已經(jīng)來了，作為光通信行業(yè)的一員，這里來聊聊5G網(wǎng)絡(luò)中將用到的光器件，它們都是千萬級別的海量需求。 光通信器件屬于光傳輸網(wǎng)絡(luò)中的核心組成，承載著光電轉(zhuǎn)換，光波長的復(fù)用解復(fù)用，和光功率的分配等關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)物理層功能。相比于目前的3G 4G網(wǎng)絡(luò)，5G在無線承載網(wǎng)絡(luò)中改變最大的在于前傳及中傳領(lǐng)域，前傳是連接基站至DU(Distribute Unit，分布單元，負責(zé)處理物理層協(xié)議和實時服務(wù))，中傳是連接DU于 CU (Centralized Unit，集中單元，負責(zé)處理非實時協(xié)議和服務(wù))。
無線基站通常安裝在通信鐵塔或建筑樓頂，風(fēng)吹日曬的，所以前傳中傳中用到的光器件，需要滿足戶外場景使用，最重要的就是器件工作溫度要達到工業(yè)級要求，-40℃~85℃。順便提下另一種室內(nèi)場景，一般是商業(yè)級溫度的要求，0~70℃。
在前傳場景中，絕大部分傳輸距離要求在10km LR以下，其中5km以下占比約80%，5~10km占比20%。當然，理論值與現(xiàn)網(wǎng)實際應(yīng)用會有差距，肯定會出現(xiàn)光纖老化鏈路衰減增大，覆蓋區(qū)域的距離臨界等問題，所以10km以上 的傳輸距離規(guī)格比如20km ER仍然是需要的。在中傳場景中，傳輸距離則要求在10~40km之間，存在工業(yè)級與商業(yè)級兩種工作溫度要求。武漢恒泰通技術(shù)有限公司針對前傳和中傳應(yīng)用，已推出或正推出系列光模塊解決方案，包含前傳的25G LR/ER，25G LR/ER BIDI，25G CWDM/DWDM ER，25G SFP28 TUNABLE，中傳回傳的100G QSFP28 LR4/4WDM 40，200G QSFP56 LR4等工業(yè)級光模塊產(chǎn)品。 同時還提供工業(yè)級無源類產(chǎn)品5G OMUX, CCWDM, AAWG，其中AAWG產(chǎn)品待工業(yè)級芯片成熟后推出。
圖1， 5G前傳中傳的速率與距離
光模塊是光電轉(zhuǎn)換，中間的傳輸介質(zhì)是光纖，在光網(wǎng)絡(luò)中投資最大的永遠是光纖資源，所以設(shè)備及器件的選擇首先要考慮的是光纖。由于政策及人口的因素，中國城市內(nèi)及大部分區(qū)域的光纖資源比較豐富，但中國鄉(xiāng)村及國外大部分區(qū)域光纖資源是非常緊缺的。光纖資源寶貴，那光模塊來省，所以5G前傳有三種方案。
一、光纖資源豐富的場景，采用光纖直連，一扇區(qū)一光纖(One Fiber One Cell)，光模塊用25G LR/ER BIDI。一般一個基站有3扇區(qū)，BIDI方案只需要三根光纖即可滿足一個基站的流量前傳，同時有利于時鐘的高精度同步。其中下行的波長標準是1310nm還是1330nm還未明確。
圖2， 5G前傳光纖直連方案
二、 光纖資源稀缺的場景，這就需要用到波分復(fù)用WDM方案了，將一個基站的所有業(yè)務(wù)波長復(fù)用至一根或一對光纖進行回傳，節(jié)省基站至DU的光纖資源，稱為One Fiber One Site (Base-station)（一個基站一根光纖）。這里需要用到大量的彩光模塊，給安裝、備件和維護帶來一些不便，Tunable光模塊應(yīng)用而生。所以這個場景主要用到光模塊25G CWDM/DWDM LR/ER，25G SFP28 TUNABLE LR/ER，波長可以是O波段和C波段，以及工業(yè)級無源WDM類產(chǎn)品5G OMUX，CCWDM。
圖3， 5G前傳無源WDM方案
當然，更高效回傳網(wǎng)絡(luò)的方式是波分設(shè)備直接下沉至基站與DU，即有源WDM方案，可兼容現(xiàn)網(wǎng)2G/3G/4G業(yè)務(wù)，且可實現(xiàn)更多L3層業(yè)務(wù)管理和優(yōu)化功能，當然這會使得CAPEX增大。
三、 回傳主干光纖資源極度缺乏的情況下，需要將多個基站的流量匯聚至一個DU進行回傳，稱為One Fiber N Sites (Base-station)（N個基站一根主干光纖），這是一個點到多點的WDM無源方案。比如常用的AAWG 40波長，可覆蓋6個基站(每個基站3扇區(qū)，共18個AAU，20波上行/20波下行)。此拓樸結(jié)構(gòu)符合基于PON的光無源網(wǎng)絡(luò)，最大限度地利舊現(xiàn)網(wǎng)ODN網(wǎng)絡(luò)。
業(yè)內(nèi)目前只有成熟的商業(yè)級AWG，工作溫度范圍為0℃~75℃，在未來WDM-PON網(wǎng)絡(luò)乃至5G前傳解決方案中，AWG工作溫度范圍需求進一步提升至工業(yè)級的-40 ℃~85℃，對有熱、無熱封裝提出更苛刻要求，對芯片級無熱AWG要求也進一步提高，仍需業(yè)內(nèi)同仁努力攻破。如工業(yè)級AWG仍然不成熟，安裝環(huán)境又不便滿足商業(yè)級工作溫度，在鏈路光功率預(yù)算可滿足時，可考慮使用分光器PLC splitter，Splitter產(chǎn)品目前都可完全滿足工業(yè)級工作溫度的要求。
P2MP場景主要用到光模塊25G CWDM/DWDM LR/ER，25G SFP28 TUNABLE LR/ER，波長可以是O波段和C波段，以及工業(yè)級無源WDM類產(chǎn)品5G OMUX，CCWDM，AWG或者PLC Splitter。
圖4， 5G前傳點到多點無源WDM方案
5G是通信史上的關(guān)鍵里程碑，市場巨大，挑戰(zhàn)甚多，武漢恒泰通技術(shù)有限公司將一如既往，不斷為客戶提供設(shè)計創(chuàng)新和方案領(lǐng)先的光互連產(chǎn)品。
· 10G SFP+
· 10G SFP+ Bi-Di
· 25G SFP28
· 200G CFP2 PAM4(Coming)