從市場需求看5G前傳方案發(fā)展趨勢

第 19 屆訊石光纖通訊市場暨技術專題研討會(IFOC 2020)隆重召開，國內運營商市場領先的光模塊供應商——深圳市迅特通信技術有限公司(以下簡稱：迅特通信或 SONT)首席技術官魏志堅博士作主題演講《從市場需求看 5G 前傳方案發(fā)展趨勢》，介紹迅特通信 5G 前傳解決方案最新進展，并從 5G 電信網(wǎng)絡應用場景、5G 光通信網(wǎng)絡架構等方面切入，介紹 5G 前傳連接技術及 5G 前傳系列方案。

迅特通信作為一家立足于中國市場、面向全球的光模塊解決方案供應商， 在 5G 潮流中脫穎而出，走在行業(yè)前端，近一年來在國內三大運營商的 5G 招標項目中，屢獲佳績，多次中標 5G 前傳無源波分集采項目。數(shù)據(jù)顯示，在國內已經(jīng)開通的 5G 基站使用的彩光模塊中，每 3 個就有 1 個是產自迅特通信。據(jù)了解，迅特通信在 5G 網(wǎng)絡前傳產品上擁有業(yè)界最完整的 25G 光模塊產品系列，產品從短距到長距、雙纖到單纖、波長從 O-band 到 C-band、工作范圍從商業(yè)級到工業(yè)級、波長方案涵蓋 CWDM、MWDM、LWDM、DWDM。

多個 5G 前傳波分復用波長方案

5G 前傳連接技術之一的光纖直連，是通過 25G 灰光模塊加一根或一對光纖實現(xiàn)點對點連接，適用于小集中、光纖資源充足場景，是 4G LTE 及 5G 早期部署的主要方式。光纖直連光層鏈路預算容易滿足，采用 Uncooled 激光器的光模塊成本更低、易于安裝，但光纖部署成本高。

魏博士介紹 5G 前傳光纖直連的方式及相應的 25G 光模塊有兩種:25G 灰光雙纖雙向（Duplex）和 25G 灰光 單纖雙向(BiDi、Simplex)。其中雙纖雙向標準相對統(tǒng)一，需要滿足工業(yè)溫度，10 公里 LR 場景是主流，40 公里場景比例較小。單纖雙向方案由中國電信牽頭產業(yè)鏈在 CCSA 制定 10km 和 15km BiDi 兩項標準，適用于時延對稱性要求高的場合。而更遠距離如非標 40km BiDi 產品，采用 1270/1310 DML+APD，主要需求來自于海外運營商 。

波分復用(WDM)技術是前傳的另一種連接方式。通過 WDM 方式雖然增加了合分波器成本、對合分波器以及長波部份鏈路預算要求更高、需要更高性能光器件、對光器件的制冷也帶來模塊成本上升，但該方案可以有效地節(jié)省光纖資源、可支持一芯 6 波 /12 波、支持中大規(guī)模集中場景，已迅速成為今天 5G 前傳部署的主流方式，越來越受到國內外運營商的重視。

目前行業(yè)內 5G 前傳的波分復用波長方案主要有四種，一是 DWDM，位于 C 波段；另外三個分別是 CWDM、MWDM、LWDM，皆在 O 波段。

采用 C 波段的 DWDM 方案，目前產業(yè)鏈已完成開發(fā)低成本 C 波段 DWDM 窄帶可調諧技術，間隔 100GHz，總共 20 個通道，支持工業(yè)溫度以及“消息通道”的半有源管控?？烧{諧+半有源帶來的成本雖然高，但有很漂亮的技術優(yōu)勢以及能解決客戶的實際需要，國外尤其是對成本不太敏感的大型運營商對該方案很感興趣。中國企業(yè)對推動該方案的實施貢獻很大，其中中國聯(lián)通已牽頭制定 ITU-T 國際標準。

采用 O 波段 CWDM，MWDM，LWDM，是基于對現(xiàn)有產業(yè)鏈充分利用、支持 12 波 25G、工業(yè)溫度及成本等多方面考慮的選擇。2020 年，迅特通信上榜國內運營商多個無源波分招標名單。目前，國內 5G 前傳主流組網(wǎng)方案為 CWDM 無源波分方案，25GCWDM 支持工業(yè)溫度或擴展溫度，O 波段 3 路 6 波長為 1270/1290/1310/ 1330/1350/1370nm，搭載一對波分復用器可以實現(xiàn) 10km 傳輸，采用低成、非制冷 25GDML+PIN 激光器即可支持 10km 場景。對于需要 6 通道 12 波場景，如帶寬 200MHz，可采用兩組 25GCWDM 無源波分系統(tǒng)來實現(xiàn)。

5G 前傳 LWDM 無源波分方案，中國電信積極組織包括迅特通信在內的數(shù)十家產業(yè)鏈代表企業(yè)討論，最終達成共識。該方案主要優(yōu)勢為 O-band 12 波長，近零色散區(qū)域，利用現(xiàn)有光芯片產業(yè)鏈，采用帶制冷的 DML+PIN+TEC。兩種傳輸距離 10km 和 15KM，對應 BiDi 的 10km 和 15km，主要需求來自于國內。更長距離需求如 30km、40km 的場景，主要來自于海外。迅特通信與運營商合作，已陸續(xù)開通 10 個以上 25GLWDM 無源波分現(xiàn)網(wǎng)試點，至今業(yè)務運行穩(wěn)定。

中國移動提出的 MWDM 是在 CWDM 基礎上，重用 CWDM 六波激光器并采用 TEC 溫控上下各拉偏 3.5nm 實現(xiàn) 12 波。在實際應用中，產業(yè)鏈逐漸對采用固定波長方式實現(xiàn) MWDM 達成了共識。該波長方案的主要技術挑戰(zhàn)是長波長區(qū)尤其是 1370nm 附近的 2 波帶來的光纖色散損耗較大。最終通過產業(yè)鏈上下游多輪討論及共同努力，制定了匹配 TDP 與合分波器內波長順序方式實現(xiàn)整體鏈路預算的平衡。中國移動集團牽頭的 MWDM 是和 Open-WDM 半有源方案緊密相結合的。迅特通信是該方案的積極支持者之一，也和行業(yè)同仁一起參與了無數(shù)輪標準討論及方案制定工作。在實施方面，迅特的 MWDM 無源波分解決方案在某省級運營商已進入站點試用，運行良好。

助力 5G 建設，開發(fā)定制化半有源實施方案

魏博士介紹：“半有源方案主要回答前傳管控的 WWH 問題(What/Who/How)，解決 5G 前傳在大規(guī)模、高密度的部署情況下，誰來管以及如何去管控遠（塔）端模塊或網(wǎng)絡的情況。過去一年來，出現(xiàn)了多種半有源方案，不同的運營商，在省級或在集團層面都會有自己想法，各有千秋、各有優(yōu)勢。作為一家光模塊解決方案供應商，我們需要及時迅速地支持客戶的多樣化需求。從迅特通信已為客戶開發(fā)半有源方案來講，帶 OLP 功能半有源 WDM 設備，除了光模塊以外，還提供 1+1 光線路保護的 12 波集成板卡，這是給運營商提供的特定解決方案?！?/p>

在演講中，魏博士也舉例某省級運營商半有源實施方案，從局端來看可根據(jù)基站規(guī)劃來選配 2U/3U/5U 設備，根據(jù)卡槽靈活選配板卡及規(guī)劃后期擴容需求。而容量方面，根據(jù)業(yè)務規(guī)劃需求，選擇 6 波 /12 波 / 單板和對應遠端設備。對于 1+1 光線路保護，可直接選用 OLPC 系列集成板卡和對應無源遠端設備，主備鏈路光功率差大于門限(5dB)觸發(fā)倒換。魏博士表示：該方案的提供基于運營商實際需求，迅特通信積極響應客戶對于不同方案探索。

此前媒體報道稱，杭州移動和迅特通信攜手開通了首個基于半有源的 5G 前傳商用網(wǎng)絡。該項目的成功開通，將滿足杭州移動對 5G 前傳網(wǎng)絡的業(yè)務可監(jiān)控、可保護、可管理的需求，為后續(xù) 5G 網(wǎng)絡建設提供有力保障。

魏博士重點介紹了半有源調頂技術方案中的“OAM 調幅方案”和“多載頻+調幅”方案。從技術上來講，“多載頻+調幅”方案有多重好處。但從整體產業(yè)鏈來看，支持多載頻+調幅方案還需要相對較長的時間，目前調幅方案還是主流。在光層采用類似 OOB 的調頂技術傳輸監(jiān)控信號的思路在通信行業(yè)已有二三十年的歷史，而系統(tǒng)性地用于前傳尤其是 5G 前傳才剛剛開始。中國的運營商、頭部設備商以及產業(yè)鏈上下游在這方面貢獻最大。調頂不單純是一種技術，還可讓光模塊“變得更聰明”。具備調頂功能的光模塊不再是單純的高速光電信號轉換裝置，而是在高速收發(fā)主光信號基礎上，還可實時遠程地監(jiān)督、管理、控制對端光模塊，并把這些信息及時上報網(wǎng)絡管理平臺。

迅特通信在調頂光模塊上進行了深度研究工作，產品具備實現(xiàn)十大功能特征，包括：支持調頂信號遠程開啟和關閉；支持調頂深度遠程調節(jié)；光模塊 OAM 信號靈敏度在全工作溫度范圍可達 -26dBm (vs 標準 -20dBm)；OAM 調制開啟帶來的主信號損耗在全溫度范圍小于 0.1dB (vs 標準 0.5dB)；調頂信號頻率波動最大允許范圍達到+10%(vs 標準+3%)；支持在線發(fā)送和解析模擬幀結構錯誤，并保存報文；支持 LOS 告警發(fā)送和解調；支持 DDM 異常告警發(fā)送和解調;支持光模塊信息主動上報；OAM 信號反射功能等??

5G 新基建加速，呼吁達成產業(yè)共識

過去一年 5G 波分相對粗放式的快速增長，成本壓力、供應壓力、競爭壓力都極大。多個新波長方案各有特色，產業(yè)鏈希望方案能夠匯聚統(tǒng)一，以便發(fā)揮最大供應能力。

魏博士最后呼吁：適當放慢 5G 部署速度，給產業(yè)鏈一點時間去重整化。建議產業(yè)鏈深度挖掘 O-Band 頻譜資源，探索 O-Band 低成本可調諧激光器，挖掘低成本國產 TEC 替代方案，探索更低成本光電混合集成封裝。5G 前傳規(guī)模部署是重塑國產產業(yè)鏈的重大機會，需上游供應商能夠支持快速到極致的部署，能積極響應運營商快速、多樣化的部署需求。實現(xiàn)行業(yè)合作、產研合作模式。

乘 5G 東鳳，作為光通信行業(yè)中崛起的新勢力，相信迅特通信在未來將持續(xù)發(fā)力于 5G、大數(shù)據(jù)中心，致力為行業(yè)提供更優(yōu)質、更完善、更多樣化的光模塊產品和解決方案，為推動中國光電產業(yè)發(fā)展貢獻力量。