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信通院张海懿:多种WDM方案并存,建议5G前传产业链聚焦共性发展

光纤在线编辑部  2020-06-12 10:42:21 综合整理 文章热度:

6/12/2020,光纤在线讯,随着5G商用的加速,业界对5G承载的关注度也越来越高。为推动我国5G承载关键技术及方案创新,协同业界各方提升5G承载产业发展水平,6月5日,工信出版传媒集团·通信世界全媒体举办了2020新基建5G发展分论坛二——5G承载技术与产业研讨会。

中国信息通信研究院技术与标准研究所副所长张海懿受邀出席本次会议,并发表了主题为《5G前传承载方案及进展》的演讲,介绍了5G前传承载的基本需求、典型方案以及产业整体进展。


中国信息通信研究院技术与标准研究所副所长 张海懿

基站建设加速拉动承载网络及光模块需求

数据显示,截至2020年5月中旬,国内开通的5G基站已达24万个,三大运营商计划到2020年底累计开通超过55万个5G基站。加上中国广电,年内5G基站建设规模量级预计将达到60万个,预计后两年基站建设数量持续快速增长。

5G基站的快速建设发展将直接拉动前传承载网络及光模块需求,2019年三大运营商前传光模块(10G/25G)采购达百万量级,截止今年6月,已有约160万只25G CWDM模块采购需求,可见2020年增速明显。

5G商用,承载先行。张海懿表示,为全力加强5G承载产业链全方位合作,IMT-2020(5G)推进组中的5G承载工作组相继发布了“5G承载光模块”、“5G同步组网”、“5G回传”相关白皮书,并积极推动5G承载国际国内标准制定,全力支撑5G商用部署的顺利实施,显著提升我国在5G承载领域的国际竞争力。

25G将成为主要承载速率

从目前具体的技术需求来看,5G前传承载需求逐渐明确。据了解,5G前传承载的传输距离一般以10km以内为主,少量距离为15~20km。在接口类型方面,AAU和DU之间接口采用eCPRI接口;在传输容量方面,一般基站配置为3通道单纤双向6个波长或6通道单纤双向12个波长,对于热点大容量的多载频配置,通道数量和波长数量会更多。

此外,5G/4G共站时,还有CRPI和eCPRI混传需求。张海懿指出,中国电信和中国联通共建,如重用2.1GHz频段需增加6xCPRI接口,如再加上1.8GHz频谱,双锚点下则需8xCPRI接口;中国移动,2G/4G频谱集中化需增加12xCPRI接口。

“总体而言,由于接口数量以及波分需要的波道数数量等因素,25G成为主要的承载速率。”张海懿如是说。

DRAN/CRAN并存,前传出现多种承载方案[/b]

众所周知,5G RAN存在CRAN和DRAN多种部署模式,其中DRAN以光纤直驱为主,并可使用单纤双向(BiDi)模块进一步节省一半光纤,而CRAN是未来基站前传主要方式,CRAN消耗光纤资源多,运营商倾向于基于WDM的前传方案。

张海懿说道:“WDM是目前的主流方案,未来将实现多种WDM前传技术方案并存发展的局势。WDM有有源型、半有源和无源型等部署方式,其中半有源将成为WDM前传部署型态热点。”



张海懿介绍,有源型部署型态在DU和AAU侧均部署有源设备,界面比较清晰,可实现有效管控,且可支持多业务综合承载,支持光模块的检测和控制。

半有源型基于主体的考虑分为分半有源A型和半有源B型,半有源A型在DU侧有源,可以部署有源设备,局端支持远端光模块的监测和控制,AAU侧无源,只部署无源合分波器;半有源B型在DU侧增加了监控监测接口和有源监测板卡,增加少量的维护功能,AAU侧是无源,只部署无源合分波器。

无源型部署类型在DU侧和AAU侧均无源,只部署无源合分波器,网络建设简单。

光模块灰光和彩光多种制式并存

光模块是5G网络的基础构成单元。数据显示,部分设备中成本占比大于50%~70%,同时5G前传由于速率容量、传输容量、工作环境、光纤资源和同步特性等需求的不同,对光模块提出新型差异性要求,业界提出多种5G光模块解决方案,灰光和彩光多种制式将并存发展。

在灰光制式方面,5G网络建设初期,光纤资源充裕的场景,尤其是DRAN场景,前传以光纤直连方式为主;基站塔上塔下互连一般采用25Gbit/s Duplex光模块;传输距离更远或链路损耗更大的AAU与接入机房间的光纤直连场景可采用25Gbit/s Duplex和BiDi光模块。

据了解,基于光纤双向( Duplex )的光纤直连,每基站12芯,如目前,基于10GBaud工业级激光器芯片的NRZ超频方案已经基本成熟;基于单纤双向( BiDi )的光纤直连,每基站6芯,NRZ 10km/15km/20km产品已基本成熟,PAM4取决于配套芯片性能及规模效应,目前少数厂家可提供样品。

在彩光制式方面,25Gbit/s WDM成为热点,初步部署至少6波(100M频谱带宽S111站)或12波(双模或共建共享等场景),在近年来,光模块的发展也将呈现上升的态势。张海懿强调道,考虑到色散、成本等因素,波长选择以O波段为主;考虑到大容量因素,C波段具备优势。


半有源方案成为WDM前传部署型态热点

张海懿指出,前传的技术方案主要分为粗波分复用(CWDM)、中等波分复用(MWDM)、细波分复用(LWDM)、密集波分复用(DWDM),各5G前传光模组及芯片解决方案,主要呈现出以下优势。

·CWDM:6波方案供应链成熟、成本较低,共用100GE CWDM4产业链,可采用DML激光器+PIN探测器;12波方案中,后6波受色散限制需使用EML激光器或APD探测器,成本较高。

·MWDM:在CWDM前6波基础上左右偏移扩展为12波,可重用CWDM方案中DML激光器成熟的设计经验及工艺控制技术,目前处于测试阶段。该方案由中国移动主导在实验室进行评测,华为、中兴、烽火、迅特、德科立等公司参与相关的评测工作。

·LWDM:可共用100GE LR4和400GE LR8产业链,按照800GHz通道间隔从已有的8波扩展到12波,可采用DML+PIN方案。该方案由中国电信主导在实验室进行评测,讯特、新诺、特发等公司进行相关测评,目前处于样品阶段。

·而DWDM有不同的波段选择,采用O波段工作波长可调光模块,可支持12波目前只有Finisar一家方案,不是现在讨论的主流方案;采用C波段工作波长,可支持40+波,显著节约光纤资源;当前主要采用其中20+波用于5G前传,受色散限制,激光器需使用EML,成本高,部分波长能做小批量供应,供应链开始成熟;分为固定波长方案和可调波长方案。该方案在中国联通进行实验室测评,海信、瑞泰、海思等公司都在参加相关的测评。

基于WDM前传部署型态横向对比,依托半有源型部署的运营维护管理优势较为突出。


建议聚焦产业共性,推动5G前传高质量发展

张海懿讲道,设备商、模块商围绕5G积极开展前传光模块及设备研发,不同WDM产品成熟度存在差异,其中,CWDM最为成熟。与此同时,国外领先厂商在5G前传光模块用核心光电芯片产业化能力方面已基本成熟,国内厂商整体上仍处于研发或小批量阶段,有待进一步聚焦短板加速推动。

在标准方面,从2019年开始,5G前传相关的模块、系统、管控等标准化工作全面开始,目前在CCSA、ITU-T、O-RAN等多个标准组织同步进行相关标准制定工作。

张海懿透露道,CCSA TC6已经列了系列的标准,整个N×25G波分系统的系列技术要求,将于6月底会上讨论总体技术要求征求意见稿。ITU-T SG15 Q6中的G.698.4由中国联通专家作为编辑人牵头修订,增加25G接口,其它相关的粗波分LWDM和MDWM在讨论修订。Open-WDM/MWDM已经由中国移动牵头立项,为标准化奠定基础。5G前传模块、前传系统的标准化工作在ITU-T/CCSA等多个标准组织有序推动,预计2021年上半年初步完成标准化工作。



“当前5G光模块关键光电芯片国外厂商的产业化能力已基本成熟,国内厂商整体上仍处于研发或小批量阶段,有待进一步聚焦短板加速推动。建议业界后续聚焦不同WDM方案产业基础共性,合力推动5G前传产业高质量发展。”张海懿在演讲最后表示。

来源:通信世界全媒体
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