5G商用，中回传光模块不可或缺

Posted 2021-03-23

5G商用进程加快，中回传光模块不可或缺，5G承载技术方案还将继续加强融合创新。5G承载工作组将与业界加强合作，聚焦共识，协同推动5G承载架构、组网方案、共性支撑技术、产业化方案和标准规范等相关研究，共同促进5G承载网络技术和产业的有序发展，为后续5G规模化部署提供有力支撑。

　　5G中传、回传网络

　　核心网云化、C/U分离、数据面分布式部署，使网络更趋扁平化。而承载网随着RAN架构的重构，划分为前传网络、中传网络和回传网络三部分。对于前传网络的承载，可根据不同接入条件和场景，灵活选用光纤直驱、无源WDM、有源WDM/OTN等方案，前传网络并没统一承载方案的需求。而中传、回传网络，对于承载网在带宽、组网灵活性、网络切片等方面需求基本一致，因此可以采用统一的承载方案。目前业界针对中传和回传网络的研究较多，主要集中在IPRAN、PTN以及OTN等技术应用上。

　　由于在5G网络发展过程，需要在满足未来新业务和新场景需求的同时，充分考虑与现有4G网络演进路径的兼容。IPRAN在4G网络承载上获得了巨大成功，所以，在4G承载的基础上对IPRAN网络进行技术迭代升级，更具有经济性与实操性。而随着各个运营商网络的DC化网络重构，DC将成为主要载体，用于对云化网络资源的承载，提供计算存储和转发能力。

　　5G中传和回传光模块

　　中传和回传的光模块应用于散热条件好的机房环境，可采用商业级芯片。80km以下传输距离，包括25Gb/s NRZ、50/100/200/400Gb/s PAM4光模块等方案。目前，高线性度的PAM4电芯片已经商用，25/50GBaud高线性度激光器和探测器芯片仍需要进一步的工艺改进。

　　5G中传和回传也可能采用WDM环网结构，低成本彩光模块有待研发。80km及以上传输距离，相干光模块将成为主流。标准化方面，OIF 400ZR基本方案已确定（64GBaud DP-16QAM），IEEE802.3b10k已确定80km单载波100/400Gb/s相干光模块目标。

　　分组增强型OTN+IPRAN

　　利用带有路由转发功能的分组增强型OTN设备组建中传网络，回传部分继续使用现有IPRAN（IF Radio Access Network，IP化无线接入网）架构，OTN与IPRAN之间使用BGP协议进行路由转发。

　　为了满足5G承载对大容量和网络切片的承载需求，IPRAN需要引入25GE、 50GE、100GE等高速接口技术，并考虑采用FlexE （Flexible Ethernet，灵活以太网）等新型接口技术实现物理隔离，提供更好的承载质量保障。

　　端到端分组增强型OTN

　　中传与回传网络全部使用分组增强型OTN设备进行组网。

　　与分组增强型OTN+IPRAN方案相比，该方案可以避免分组增强型OTN与 IPRAN的互联互通和跨专业协调的问题，从而更好地发挥分组增强型OTN强大的组网能力和端到端的维护管理能力。

　　5G承载光模块产业目前发展水平

　　国内外光模块厂商围绕5G应用积极开展5G承载光模块研发，目前的产品化能力如下表所示。

　　5G前传25Gb/s光模块方面，波长可调谐光模块处于在研阶段，BiDi光模块处于样品阶段，其他类型的光模块均已成熟。前传100Gb/s BiDi光模块的应用规模较小，200Gb/s BiDi光模块和100Gb/s 4WDM光模块已经成熟。

　　5G中回传50Gb/s PAM4 BiDi 40km光模块、400Gb/s直调和相干光模块均处于在研阶段，其他类型光模块已基本成熟。

　　低成本是产业链对5G光模块的主要诉求点，规格分级、产业链共享、技术创新、国产化替代是实现低成本的几个主要手段。

　　总结与展望

　　5G新型业务特性的引入、无线接入网结构和核心网架构革新变化等为承载技术的新一轮快速发展提供了契机，5G承载网络呈现出三大性能需求和六大组网功能需求，受业务特性、运营商技术架构与未来演进思路等多种因素影响， 5G承载呈现多种技术方案并行发展的态势。从光纤基础设施、光模块及芯片以及承载设备的发展来看，部署更多光纤资源、加速高速率芯片和低成本光模块研发、提升承载设备的差异化方案兼容性等至关重要，同时应遵循固移融合、综合承载的原则，支撑5G承载网络实现低成本快速部署。