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中国电信唐建军:5G组网对光通信器件模块的发展影响

摘要:5月29日的讯石线上研讨会上,中国电信研究院光传输专家唐建军带来《5G组网对光通信器件模块的发展影响》的主题演讲,从5G共建共享及其需求,5G前传需求及方案,5G对光通信器件模块的需求三个方面阐述了5G组网中前传、中传及回传的应用需求及各方案的技术特点及进展。

  ICC讯  (编辑:Jane)5月29日,讯石成功举办2020年第一场光通信线上研讨会—“新基建下的光通信发展机遇”,会议上,中国电信研究院光传输专家唐建军带来了《5G组网对光通信器件模块的发展影响》的主题演讲,并在演讲中为观众解答疑惑,问答气氛热烈,演讲获得一致好评。

  唐博士的演讲分为三个部分:一、5G共建共享及其需求;二、5G前传需求及方案;三、5G对光通信器件模块的需求。唐博士首先提到共建共享是5G网络建设的必然选择,继中国电信与中国联通合作之后,2020年5月20日中国移动宣布与中国广电进行5G合作,全国将建成2张5G网络。

  DRAN场景下光纤直驱 CRAN场景下xWDM成为主流

  在5G承载技术方案与产业研究方面。唐博士提到,5G回传的方案相对统一,接入层是25G、50G为主,在建设初期,5G的带宽和容量尚未扩大,25G第一级回传基本满足需求,随着网络规模的扩大和网络的集中,将来50G、100G将会在接入层出现。在汇聚层和核心层,当前以100G为主,随着网络规模的扩大和网络的集中,到未来可能会到400G,甚至可能会用波分的技术去提升容量。

  在5G前传方面存在几种技术,最成熟的CWDM是发展最早且最成熟的,它可以支持6波,LWDM/MWDM支持12波25G,并可以进一步节省光纤。对于光模块来说,前传25G/10G的接口是兼容的,这方面技术也非常成熟。对100G来说需要高密度及低功耗的封装,比如SFP28。5G建设的整体要求需要达到低成本且互联互通,互联互通本质上也是进一步降低成本。

  共建共享的模式下,CRAN将成为主要应用场景。CRAN具备以下几种优势:一、CRAN方式相对DRAN可减少末端机房及传输设备需求,节省站址获取、机房租金及传输成本,理论上集 中度越高效果越明显;二、由于DU集中放置便于统一维护,因此在建设成本和维护成本上较DRAN有一定优势,CRAN将成为5G建设的主要部署模式 ;三、同时CRAN方式可实现DU的池组化或云化,实现基带资源的共享和多站间的业务协同。因为CRAN对前传光纤消耗较较大,xWDM将成为主流。

  唐博士举例电信联通共建共享分析,当共建共享后,100M变为了200M,站型从S111升级为S222,也就是说,3.5GHz载频的前传需求光模块从3个25G变成6个25G。随着5G的发展,将来会引入更多10G前传接口需求。在频谱为3.5GHz 200MHz+2.1GHz下,将用到6个25Gb/s +3个10Gb/s(单锚点)或6个25Gb/s +6个10Gb/s(双锚点);将来3.5GHz 200MHz+2.1GHz+1.8GHz的频谱中,将采用6个25Gb/s +4个/8个10Gb/s。

  面向DRAN的应用场景下,光模块的传输为传输距离较短使光纤成本的敏感度降低,因此,唐博士认为25Gb/s BiDi方案是比较靠谱的方案。2018年开始,25Gb/s BiDi的技术已经深入研究并制定标准。该方案内部采用DML+PIN的方式,成本较低且支持工温,可靠高等优势,产业走向成熟,多厂商支持且可互联互通。

  面向CRAN的应用场景时,光纤直驱对光纤的消耗则太大,不具优势。对于CRAN的解决方案有几种。无源CWDM方案是最成熟的,采用DML+PIN的方式。无源CWDM方案的优势为方案简单,无温控(TEC),成本低 ;4波CWDM在数据中心有海量应用,6x10G CWDM 方案在4G前传有应用,产业链成熟;支持100MHz载频的单站单纤。近期,在中国移动各省公司和电信集团集采推动下,出货量达到几十万,价格下降快。

  3通道25G CWDM更经济 6通道25G LWDM更具性能优势

  无源CWDM方案面临以下几个问题:1.面向共建共享的200MHz载频,需要2芯/2套系统;2.维护余量不足;3.产品合格率压力;4.环境高低温考验。CWDM从3*25G升级支持6*25G可选方案中,方案一:C-band,需要高成本EML+PIN方案,成本较高,暂不可行。方案二:利用环形器,采用同波方案,在现有CWDM6波基础上,扩展支持12波,但将面临插损指标,反射影响及产业链支持不足三大挑战。

  除此之外,业界正在研究的单纤12×25 WDM前传三种方案为:由中国移动主导,产业封闭的MWDM(中等波分复用)方案;中国电信+信通院联合牵头,产业开放的LWDM(细波分复用);中国联通主导的G.Metro(DWDM密集波分复用),三种方案各具特点。

  MWDM(中等波分复用)方案技术:采用在CWDM的6波基础上,左右各拉偏3.5nm,光模块方案采用低成本DML+PIN/APD+TEC(温控),成本偏高,合分波采用TFF(薄膜滤波)实现。目前该方案的产业现状上,扩展支持10G通道的方案未明确,理论上讲可利用现有产业链扩展3通道10G或再定制扩展6通道10G。

  LWDM(细波分复用)技术:工作波长位于零色散点附近,色散代价小(<1dB),可扩展性好;光模块采用低成本DML+低成本PIN+TEC(温控),25G光模块成本高于CWDM;合分波采用TFF(薄膜滤波)实现。从中国电信目前进展来看,该方案光模块样品已完成研发,至今已完成7个光模块厂商、5个复用器/解复用器厂商样品测试。LWDM性能优异,部分厂商的CWDM 的长波长色散代价较大,有待进一步优化。为匹配5G建设要求,LWDM最早下半年可集采和规模应用。

  G. Metro(DWDM密集波分复用)方案:采用100GHz(0.8nm)波长间隔DWDM技术,采用单纤双向结构,前20波与后20波间隔700GHz ,光模块采用高成本EML+低成本PIN+TEC(温控),采用AWG实现合分波。该方案采用高成本可调谐EML+TEC+PIN方案,技术方案可行,但目前在产业现状面临成本压力较大。

  综合来看,唐博士认为DRAN前传距离短,一般采用光纤直驱,推荐采用BiDi。CRAN场景下前传距离长,由于光缆的资源有限,新建光缆的成本高,建设周期长,一般采用WDM技术。而对于3通道25G,CWDM更经济,对于6通道25G,LWDM具有性能优势。

  前传光模块需求以CWDM为主 TFF需求巨大

  截至2020年3月底,三大运营商共在全国开通5G基站约20万个。中国移动累计开通超过9万个,中国电信累计开通7.5万个(自建5万个),中国联通累计开通6万个(自建4.9万个),中国广电正在全国40个大中型城市建设基于700MHz频段的5G网络。根据三大运营商2020年的5G建设计划,全国共将建成50万个基站数。根据第三方预测:5G基站5年建设 600-700万个。

  谈到5G对光模块的需求,前传方面涉及到多种技术。唐博士认为,当前DRAN场景下BiDi是很明确的,而CRAN的场景下,以CWDM为主,将来有可能为LWDM或CWDM,主要看产业的发展与成本。回传方面,主要第一级回传或接入层主要为25G、50G,汇聚及往上可能采用100G,主要采用低成本相干技术,要求 80km及以上,将来可能采用400G。

  5G对复用/解复用器的需求方面,5G主要部署模式为CRAN,其前传以xWDM为主 。 现有方案以CWDM、LWDM、MWDM为主,不管哪种方案都需要采用TFF滤波片实现,市场对TFF的需求巨大。

  4G改变生活,5G改变社会。国内5G牌照颁发后,5G基站建设紧锣密鼓,我们相信5G很快走进生活,成为数字经济发展的新引擎。

内容来自:讯石光通讯咨询网
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关键字: 5G 器件
文章标题:中国电信唐建军:5G组网对光通信器件模块的发展影响
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