5G丨5G承載光模塊

5G承載光模塊
第五代移動通訊（5G）技術即將邁入商用化進程，其新型業務特性和更高指標要求對承載網絡架構及各層技術方案均提出了新的挑戰。
面向5G承載，25/50/100Gb/s新型高速光模塊將逐步在前傳、中傳和回傳接入層引入，N×100/200/400Gb/s高速光模塊將在回傳匯聚和核心層引入。5G光模塊在傳輸距離、調製方式、工做溫度和封裝等方面存在不一樣方案，需結合應用場景、成本等因素適需選擇。下面態路通訊爲您介紹光模塊和5G承載網絡。
光模塊
光模塊是光通訊系統中實現光信號和電信號之間高速轉換的一種光器件，是5G網絡物理層的基礎構成單元，普遍應用於無線及傳輸設備。
光模塊的基本結構有激光器（TOSA）和驅動電路、檢測器（ROSA）和接收電路、複用器（MUX），解複用器（DEMUX）、接口、輔助電路、外殼等。

光模塊分類

5G網絡結構

5G RAN接入網架構：
在5G中，RAN接入網從原來的BU和RRU兩級結構變爲三級結構，EPC被分爲New Core和MEC兩部分，並進行了下沉。
CU（Centralized Unit，集中單元）：非實時處理，集中部署，通用硬件。
DU（Distribute Unit，分佈單元）：HARQ流程，高實時數字信號處理，面向空口，保證頻譜效率。
AAU（Active Antenna Unit，有源天線單元）：eCPRI封裝，帶寬收斂，與天線數無關，與負載相關。

標準化中肯定的CU/DU都是邏輯網元，實際二者能夠分開，也能夠一體化部署，可分爲D-RAN（Distributed RAN）和C-RAN（Centralized RAN）。

5G承載網

因爲RAN的分離，承載網也就分紅了三個部分
前傳（Fronthaul）：AAU和DU之間
中傳（Midhaul）：DU和CU之間
回傳（Backhaul）：CU之上

前傳
前傳就是AAU到DU之間這部分的承載。距離在1~2km之內，時延要求高， 它包括如下鏈接方式：
l 光纖直連
每一個AAU與DU之間所有采用光纖點到點直連組網，這種方式光纖資源佔用不少，更適用於光纖資源比較豐富的區域。

通常採用25Gb/s灰光模塊，支持雙向和單纖雙向兩種類型，主要包括300m和10km兩種傳輸距離。

l 無源WDM
無源WDM要包括點到點無源WDM 和WDM-PON。

將光模塊安裝到AAU和DU上，經過無源設備完成WDM功能，採用一對或者一根光纖實現多個 AAU到DU間的連，通常須要10Gb/s或25Gb/s彩光模塊。

無源WDM方式雖然節約了光纖資源，可是也存在着運維困難，不易管理，故障定位較難等問題。

l 有源WDM/OTN有源WDM/OTN
在AAU站點和DU機房中配置相應的WDM/OTN設備，多個前傳信號經過WDM技術共享光纖資源。

在AAU/DU至WDM/OTN/SPN設備間通常須要10Gb/s或25Gb/s短距灰光模塊，在WDM/OTN/SPN設備間須要N×10/25/50/100Gb/s等速率的雙纖雙向或單纖雙向彩光模塊。

這種方案相比無源WDM方案，組網更加靈活（支持點對點和組環網），同時光纖資源消耗並無增長。
前傳光模塊

中傳/回傳
5G中回傳覆蓋城域接入層、匯聚層與核心層，所需光模塊與現有傳送網及數據中心使用的光模塊技術差別不大，接入層將主要採用25Gb/s、50Gb/s、100Gb/s等速率的灰光或彩光模塊，匯聚層及以上將較多采用100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等速率的DWDM彩光模塊。
l 分組加強型OTN+IPRAN
利用帶有路由轉發功能的分組加強型OTN設備組建中傳網絡，回傳部分繼續使用現有IPRAN（IF Radio Access Network，IP化無線接入網）架構，OTN與IPRAN之間使用BGP協議進行路由轉發。
爲了知足5G承載對大容量和網絡切片的承載需求，IPRAN須要引入25GE、 50GE、100GE等高速接口技術，並考慮採用FlexE (Flexible Ethernet，靈活以太網)等新型接口技術實現物理隔離，提供更好的承載質量保障。

l 端到端分組加強型OTN
中傳與回傳網絡所有使用分組加強型OTN設備進行組網。

與分組加強型OTN+IPRAN方案相比，該方案能夠避免分組加強型OTN與 IPRAN的互聯互通和跨專業協調的問題，從而更好地發揮分組加強型OTN強大的組網能力和端到端的維護管理能力。
5G中回傳光模塊

5G承載光模塊產業目前發展水平
國內外光模塊廠商圍繞5G應用積極開展5G承載光模塊研發，目前的產品化能力以下表所示。
5G前傳25Gb/s光模塊方面，波長可調諧光模塊處於在研階段，BiDi光模塊處於樣品階段，其餘類型的光模塊均已成熟。前傳100Gb/s BiDi光模塊的應用規模較小，200Gb/s BiDi光模塊和100Gb/s 4WDM光模塊已經成熟。
5G中回傳50Gb/s PAM4 BiDi 40km光模塊、400Gb/s直調和相干光模塊均處於在研階段，其餘類型光模塊已基本成熟。

低成本是產業鏈對5G光模塊的主要訴求點，規格分級、產業鏈共享、技術創新、國產化替代是實現低成本的幾個主要手段。
「5G商用，承載先行」。隨着5G網規模試點開展和預商用進程加快，5G承載技術方案還將繼續增強融合創新。
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