信通院专家：产业界应共同探讨光模块低成本实现路径
发布时间：2020-01-03 10:31:35 热度：2077
1/3/2020,日前，备受关注的“中国信通院第12届ICT深度观察大会”在北京国家会议中心隆重召开。在“泰尔实验室检测评估分论坛”上，中国信通院技术与标准研究所宽带网络研究部吴冰冰介绍了5G承载光模块技术进展与测评。
吴冰冰指出，5G三大业务场景的更大带宽、超低时延、更高精度时钟同步对承载网的关键性能提出更高的要求。而光模块是5G网络的基础构成单元，部分设备中成本占比>50%~70%。目前就5G前传、中回传由于速率容量、传输距离、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化要求，业界提出多种5G光模块解决方案。
5G前传方面，吴冰冰表示，无线接入网的组网架构影响5G前传网络的组网方案和部署策略，目前存在光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN/SPN以及半有源WDM等多种组网方案和应用场景。
5G网络建设初期，在光纤资源充裕的场景下，前传以光纤直连方式为主。光纤直连场景一般采用25Gb/s灰光模块，基站的塔上塔下互连一般采用Duplex光模块，另外用于传输距离更远或链路损耗更大的AAU与接入机房(站点)之间的光纤直连场景可以采用Duplex光模块和BiDi光模块。
5G网络建设中后期，随着高频组网及低频增点等深度覆盖，为充分利用已有光纤资源，基于波分的部署规模将逐步加大，25G WDM方案是当前研究热点，初步建议部署至少6波(100M频谱带宽S111站)或12波(双模或共建共享等场景)。吴冰冰指出，考虑到色散、成本等因素，波长选择以O波段为主，另外如果考虑到大容量因素，C波段具备优势。目前存在包括CWDM、MWDM、LAN-WDM以及DWDM等多种彩光模块方案。
具体来看，CWDM前4波可共用成熟的100G CWDM4产业链和DML激光器；5、6波 DML激光器小批量供应、性能略差，接收端需使用APD探测器；其他波受色散限制需使用EML激光器，成本高；另外满足工温需求需增加TEC等控温措施。LWDM后四波可共用100G LR4产业链，DML激光器成熟；前4波可共用400G LR8产业链，需使用EML激光器，目前只能小批量供应，价格缺乏竞争力，后续需演进为DML方案；另外满足工温需求同样需增加TEC等控温措施。吴冰冰指出，目前LWDM+CWDM共同构成6波和12波方案。
MWDM可在重用25G CWDM前6波产业链基础上，通过偏移波长形成12波，不过满足工温需求需增加TEC等控温措施。具体来说，前8波可共用100G CWDM4产业链，使用低成本DML+PIN方案，后4波激光器使用DML，探测器需使用APD。吴冰冰指出，在中国移动的推动下，虽然目前处于样品阶段，但是研发速度较快。
DWDM采用C波段工作波长，可支持40+波，显著节约光纤资源，可分为固定波长方案和可调波长方案。当前主要采用其中24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。另外，DWDM采用O波段工作波长可调光模块，可支持12波。不过需要指出的是波长可调谐技术难度大，国内处于研发及样品阶段。
另外，在5G中回传光模块方面，吴冰冰指出，由于5G中回传覆盖城域接入、汇聚与核心层，对光缆纤芯需求不大，主要采用提升模块速率或WDM方式提升承载容量。
需要指出的是，目前5G中回传光模块技术面临非相干和相干路线选择。吴冰冰表示，非相干路线传输性能受限于色散等因素，单波速率较低，而相干路线可解决色散问题、单波速率高。吴冰冰指出，现有相干光模块面向长距传输，虽然性能好，但是成本高，低成本相干光模块标准和产业链尚不完善，需明确关键指标。
据吴冰冰介绍，为了评估5G承载光模块发展水平、促进产业链相关方合作交流，IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组先后两次组织5G承载光模块测评工作，测试项目增多、参测规模扩大，从第1次组织测试的5家扩展到第二次组织测试的12家。后续推进组将更新《5G承载光模块》白皮书。与此同时，吴冰冰指出，参测光模块样品整体上满足已发布或在研的IEEE 802.3标准及草案、CCSA行业标准及草案、多源协议MSA等要求，但是在光电接口、长期稳定性、互通能力、设备和仪表兼容性方面个别模块仍存在一些尚需完善的问题。
吴冰冰表示，5G对光模块“低成本、高性能”的需求持续存在，技术创新和产业链聚集是两大有效手段。同时5G前传、中回传对光模块提出差异化需求，存在多种技术方案，建议收敛聚焦，通过规模效应实现成本降低，同时便于运营商使用维护。另外，光模块及芯片的自主创新发展需要产业链生态的改善，测评与标准化进展加速推进，为避免4G时代无需竞争，5G时代可建立完善评价机制，促进良性竞争和健康发展。
最后，吴冰冰建言，运营商、系统设备商、模块芯片商以及研究机构等产业界各方应该共同探索光模块低成本实现路径。
吴冰冰指出，5G三大业务场景的更大带宽、超低时延、更高精度时钟同步对承载网的关键性能提出更高的要求。而光模块是5G网络的基础构成单元，部分设备中成本占比>50%~70%。目前就5G前传、中回传由于速率容量、传输距离、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化要求，业界提出多种5G光模块解决方案。
5G前传方面，吴冰冰表示，无线接入网的组网架构影响5G前传网络的组网方案和部署策略，目前存在光纤直连、无源WDM、有源WDM/OTN/SPN以及半有源WDM等多种组网方案和应用场景。
5G网络建设初期，在光纤资源充裕的场景下，前传以光纤直连方式为主。光纤直连场景一般采用25Gb/s灰光模块，基站的塔上塔下互连一般采用Duplex光模块，另外用于传输距离更远或链路损耗更大的AAU与接入机房(站点)之间的光纤直连场景可以采用Duplex光模块和BiDi光模块。
5G网络建设中后期，随着高频组网及低频增点等深度覆盖，为充分利用已有光纤资源，基于波分的部署规模将逐步加大，25G WDM方案是当前研究热点，初步建议部署至少6波(100M频谱带宽S111站)或12波(双模或共建共享等场景)。吴冰冰指出，考虑到色散、成本等因素，波长选择以O波段为主，另外如果考虑到大容量因素，C波段具备优势。目前存在包括CWDM、MWDM、LAN-WDM以及DWDM等多种彩光模块方案。
具体来看，CWDM前4波可共用成熟的100G CWDM4产业链和DML激光器；5、6波 DML激光器小批量供应、性能略差，接收端需使用APD探测器；其他波受色散限制需使用EML激光器，成本高；另外满足工温需求需增加TEC等控温措施。LWDM后四波可共用100G LR4产业链，DML激光器成熟；前4波可共用400G LR8产业链，需使用EML激光器，目前只能小批量供应，价格缺乏竞争力，后续需演进为DML方案；另外满足工温需求同样需增加TEC等控温措施。吴冰冰指出，目前LWDM+CWDM共同构成6波和12波方案。
MWDM可在重用25G CWDM前6波产业链基础上，通过偏移波长形成12波，不过满足工温需求需增加TEC等控温措施。具体来说，前8波可共用100G CWDM4产业链，使用低成本DML+PIN方案，后4波激光器使用DML，探测器需使用APD。吴冰冰指出，在中国移动的推动下，虽然目前处于样品阶段，但是研发速度较快。
DWDM采用C波段工作波长，可支持40+波，显著节约光纤资源，可分为固定波长方案和可调波长方案。当前主要采用其中24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。另外，DWDM采用O波段工作波长可调光模块，可支持12波。不过需要指出的是波长可调谐技术难度大，国内处于研发及样品阶段。
另外，在5G中回传光模块方面，吴冰冰指出，由于5G中回传覆盖城域接入、汇聚与核心层，对光缆纤芯需求不大，主要采用提升模块速率或WDM方式提升承载容量。
需要指出的是，目前5G中回传光模块技术面临非相干和相干路线选择。吴冰冰表示，非相干路线传输性能受限于色散等因素，单波速率较低，而相干路线可解决色散问题、单波速率高。吴冰冰指出，现有相干光模块面向长距传输，虽然性能好，但是成本高，低成本相干光模块标准和产业链尚不完善，需明确关键指标。
据吴冰冰介绍，为了评估5G承载光模块发展水平、促进产业链相关方合作交流，IMT-2020(5G)推进组5G承载工作组先后两次组织5G承载光模块测评工作，测试项目增多、参测规模扩大，从第1次组织测试的5家扩展到第二次组织测试的12家。后续推进组将更新《5G承载光模块》白皮书。与此同时，吴冰冰指出，参测光模块样品整体上满足已发布或在研的IEEE 802.3标准及草案、CCSA行业标准及草案、多源协议MSA等要求，但是在光电接口、长期稳定性、互通能力、设备和仪表兼容性方面个别模块仍存在一些尚需完善的问题。
吴冰冰表示，5G对光模块“低成本、高性能”的需求持续存在，技术创新和产业链聚集是两大有效手段。同时5G前传、中回传对光模块提出差异化需求，存在多种技术方案，建议收敛聚焦，通过规模效应实现成本降低，同时便于运营商使用维护。另外，光模块及芯片的自主创新发展需要产业链生态的改善，测评与标准化进展加速推进，为避免4G时代无需竞争，5G时代可建立完善评价机制，促进良性竞争和健康发展。
最后，吴冰冰建言，运营商、系统设备商、模块芯片商以及研究机构等产业界各方应该共同探索光模块低成本实现路径。
