5G部署：双速率光学器件和可调收发器是实现成本效益的关键

  ICC讯（编译：Nina）2020年10月13日，苹果发布了新的5G iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max。考虑到三星已经发布了Galaxy S20 5G型号以及更多其他选择，运营商和其他网络运营商有理由想知道消费者对这些新产品的兴趣会如何影响现有和未来5G网络的需求。当然，竞争正在升温。

  许多运营商一直在利用现有的4G LTE基础架构提供5G的首批迭代，美国T-Mobile则于2020年8月宣布，它是全球首家部署5G SA网络的运营商。随着其他运营商也开始部署5G SA网络，如何及时部署可靠的5G基础设施同时将新光网络设备(包括收发器)的支出降至最低，成为运营商最关心的问题。

  打造一个网络来处理5G时代成倍增长的物联网设备和数据吞吐量耗资巨大。然而，双速率光收发器和可调谐光学可以帮助运营商和其他网络运营商将成本降到最低，同时支持他们的网络以适应日益增长的5G需求。虽然关于5G网络回程方面的文献并不缺乏，但在本文中，我们将重点讨论小蜂窝前传。在小蜂窝前传中，服务提供商需要敏捷性和灵活性，以立即满足不断变化的消费者需求。

  再谈小蜂窝(Small Cell)

  根据IEEE的说法，小蜂窝是便携式基站或蜂窝无线接入节点，“运行时需要最少的功耗，并且可以在城市中每隔250米左右安装一个。”使用毫米波、波束形成和MIMO，它们可以在许可和非许可频谱中工作。

  小蜂窝对5G来说是必要的，因为现有的4G LTE基础设施的较低频率不能支持5G所需的带宽。另一方面，5G小蜂窝没有4G的覆盖范围。普华永道(Price Waterhouse Cooper)指出，根据FCC的说法，美国需要超过800,000个小蜂窝才能使5G工作。此密度对于克服其较短的覆盖范围至关重要。但是，密度也意味着运营商和其他服务提供商的巨额资本支出，尤其是考虑到美国的全国性4G网络仅具有约20万个蜂窝塔。

  5G将依赖于不同类型的小蜂窝，包括Femtocell、Picocell和Microcell。每种提供的覆盖范围、功率利用率和用户数量都不同。Femtocell支持最少的用户，通常用于极短距离的室内应用。Picocell支持较大范围的用户群，最大覆盖范围为250米，主要用于办公楼、医院、购物中心或火车站等室内公共区域。Microcell的覆盖范围最大(可达2.5公里)，主要支持户外应用，可支持多达200个用户。许多小蜂窝位于工程技术人员称为“硬化”的环境中，这意味着派人去现场修复一个小蜂窝，比解决典型接入网络中心局的问题要复杂得多。

  部署后，可靠地运行小蜂窝对于降低5G架构的总拥有成本(TCO)至关重要。正如RCR Wireless所指出的，小蜂窝设备出现故障需要更换，这可能会延迟现场的运转，并需要技术人员到现场进行维修。即使是2%的故障率也会让网络运营商每年花费近100万美元的现场访问成本。但是，这种对话所缺少的想法是，小蜂窝性能仅与将其连接到BBU(集中式基带单元)的前传网络一样好。

  前传发展：网络运营商真的准备好迎接25G了吗?

  正如CIR指出的那样，“(运营商)对前传的兴趣日益增长......部分原因是将相对较新的C-RAN架构用于5G基础架构，该架构对带宽的要求很高且成本很高，这为光学部署创造了重要的新机遇。”此外，ITU最近正式确定了5G传输的国际移动通信2020(IMT-2020)标准。该标准在过去几年中得到了发展，使25G eCPRI成为5G前传接口的首选。

  然而，根据CIR的说法，前传网络对5G服务提供商来说意味着“巨额成本”。在许多情况下，网络运营商可能希望使用10G收发器，因为它们的成本较低，直到对5G服务的需求使得25G数据速率成为必需。但是，转换的时机即将到来– Frost & Sullivan发现，全球5G测试设备市场将以11.5%的复合年增长率增长，到2024年将达到20亿美元的总价值。对于网络运营商来说，目前的关键是投资在短期和长期内都具有成本效益的解决方案，使他们能够在保持尽可能低的采购和运营支出的同时，逐步提高前传网络的数据率。

  双速率光学器件和可调收发器：实现成本效益的关键

  尽管双速率光学和可调谐收发器技术已经存在一段时间了，但它们还没有使5G光网络设备市场饱和。当然，这是因为5G的前景仍然相当新，网络运营商仍在接受25G数据速率标准的道路上。SDxCentral编辑Matt Kapko表示：“要实现5G部署并且用户体验达到[IMT-2020]标准还需要很多年……在5G交付之前，还有很多事情要做……许多公司依靠固定宽带或WiFi进行连接，完全转向5G的公司将是极少数，而不是常态。“由于5G尚未在全球消费者中广泛扩散，因此许多网络运营商仍依赖现有4G前传网络中普遍使用的10G SFP + CPRI光学器件。

  但是，5G前传的时代正在改变。根据P&S Intelligence的预测，从2020年至2030年，5G收发器市场将以30.4%的速度增长。随着个人购买更多的移动设备并越来越多地利用数据密集型应用，他们对5G前传网络也将提出更高的要求。随着T-Mobile之外的网络运营商开始部署自己的独立5G网络，高带宽、超低延迟相关应用的用户消耗将推动向25G模块的升级。毕竟，根据ITU， IMT-2020 5G标准的网络粒度从25G到100G不等。基于此，对25G收发器的需求将随着时间的推移而增加。向25G光学的转移还支持5G回传网络中的400G收发器应用。正如大家多看到的，25G收发器支持运营商所需的整体网络升级，从而完全实现5G承诺。

  迁移到25G给使用10G光学器件的运营商带来了后勤挑战。双速率收发器提供了一种光网络设备，可以将其配置为支持25G或10G数据速率，从而弥合这一差距，为网络运营商节省了大量资金。根据当前的前传需求，运营商通常必须购买10G或25G收发器，而双速率技术可以仅需一种类型的光学器件，这也意味着运营商可以用更少的钱建立备用设备的库存。随着25G逐渐成为5G前传网络的规范，双速率技术将使网络运营商的必要升级变得更简单，更具成本效益。

  同样，可调收发器可以进一步降低5G的成本曲线。可调谐收发器可以进行现场波长调整，超越了静态模型的固定波长限制。使用静态收发器时，需要进行多次备份，以减少由于设备问题或需要转移到不同波长而导致的网络停机风险。可调谐光学器件使成本最小化，灵活性最大化。从5G的角度来看，它们让网络运营商可以轻松、几乎即时地访问任何C波段通道，而这些通道正迅速成为新蜂窝网络标准的核心。加上调谐软件和专用调谐盒，可调谐收发器消除了网络运营商购买多个固定通道光学器件及其备件的需求。

  结论

  在推动5G部署的过程中，网络运营商需要从光学设备的角度得到一切可能的帮助。前传网络对于支持重要小蜂窝的可靠运行至关重要。尽管IMT-2020标准促进了将25G eCPRI用作前传协议，但并不是所有的网络运营商，尤其是那些利用现有4G LTE基础架构进行5G部署的网络运营商，都准备好实施此协议。但是，越来越多的证据表明从10G到25G的前传带宽最终将成为必需。 因此，将双速率光学器件与可调收发器结合使用可以创建具有成本效益的方案，从而使网络运营商能够快速且不浪费资金地实施5G架构。 反过来，这将有助于加速5G的普及，使最终用户，包括消费者和企业，都可以从5G所提供的所有服务中受益。

  译自：Saving Time and Money on 5G Rollouts，作者为Precision OT的首席技术官Chris Page。