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面向5G承载网络的光收发器解决方案

浏览次数: 日期:2020-06-12

随着5G技术的商用,5G移动和无线网络的发展迅速发展。基站密度的显着提高以及对延迟,带宽和网络灵活性的要求,对5G网络架构和相关的传输解决方案提出了更高的要求。从而提高了5G网络中应用的光纤收发器的质量。本文将重点介绍用于5G前传,中传和后传网络的光纤收发器解决方案。

5G承载网络拓扑

5G承载网络可以为5G无线访问和核心网络提供连接。与4G网络相比,其网络架构和带宽已进行了很大的更改,以适应更大的带宽,更低的延迟和更多的连接服务。

5G已将4G时代中原始BBU(基带单元)的物理层的一部分移至AAU(有源天线单元)。此外,接口已从原来的100Gbit / s CPRI更改为25Gbit / s。BBU的非实时功能正在上移到CU(集中式单元),为云网络做准备。这样,DU(分发单元)是BBU的唯一部分。换句话说,5G接入网络已从BBU和RRU的两层体系结构演变为CU,DU和AAU的三层体系结构。这不仅确保了网络的高带宽和低延迟,而且有助于灵活的调度,网络保护和管理控制。

 

5G承载网络拓扑Architecture.jpg

图1:5G承载网络拓扑架构

如上图所示,5G承载网络按AAU,DU和CU分为三部分,分别是5G前传,中传和后传网络。

5G承载网络技术

5G的前传,中传和回传传输的应用基本上是不同的,因此对收发器的要求和传输距离也有所不同。

5G前传技术

5G前传传输在带宽和延迟(低于100µs)方面非常严格,因此25Gbps eCPRI接口被认为是5G前传网络的最佳选择。考虑到网络建设的便利性和效率,最初的5G前传连接基于光纤直接连接,并辅以无源WDM连接和有源WDM / OTN / SPN连接。其中,光纤直接连接易于维护,但会消耗更多的光纤资源。作为补充解决方案,与光纤直接连接相比,WDM连接可以节省光纤资源并具有更长的传输距离,但是成本很高。

5G Front-Haul Technology.png

  • ·光纤直接连接用于链接每个AAU和DU,可以轻松部署并节省大量光纤资源。25G灰光模块将成为直接传输中直接连接的主导。它可以支持双光纤和单光纤双向传输,分别达到330m和10km的传输距离。

  • ·无源WDM连接可以复用多个波长,并在一对或单个光纤上传输它们,以将多个AAU与DU连接以节省光纤。但是,由于技术复杂,给网络管理员带来日常维护的困难。通常,将10G或25G彩色光收发器(WDM模块)用于此连接,传输距离为10km和20km。

    ·主动WDM / OTN / SPN连接需要在AAU站点和DU机房之间部署OTN设备(例如WDM Mux / Demux,OADM,EDFA,OEO等)。它还利用WDM技术,并通过使用一对光纤或单根光纤提供多个AAU至DU连接。通常,使用传输距离短的10G / 25G灰光模块将AAU / DU与WDM / OTN / SPN连接。WDM / OTN / SPN网络设备之间的连接可以通过10G / 25G / 50G / 100G双光纤或单光纤双向光纤收发器实现。与被动WDM解决方案相比,主动WDM连接更加灵活,更具成本效益,并且易于部署,很可能会被5G逐渐使用。考虑到网络的预算,一些网络服务提供商可能会在5G前传传输中将10G光纤模块应用于网络部署。尽管如此,由于网络粒度为25Gbps,因此业界更喜欢使用25G模块。也就是说,25G和100G光纤收发器可能是5G前传网络的最佳选择。

5G中途和回程技术

由于5G中距离和回程网络的带宽和网络灵活性要求基本相同。他们可以利用相同的技术进行传输,例如IPRAN(互联网协议无线电接入网络),PTN和OTN技术等。下面介绍了5G中途和回程网络的两种连接方法。

OTN和IPRAN连接:具有路由和转发功能的分组增强型OTN设备用于5G中距离传输,而5G回传网络继续采用BGP协议在IPRAN和OTN设备之间进行路由和转发。为了满足对5G的大容量和网络切片的需求,IPRAN将引入25Gbit / s,50Gbit / s和100Gbit / s等高速接口技术,或者考虑采用FlexE(灵活以太网)等新的接口技术。 )以实现物理隔离并为5G传输提供更好的质量保证。

端到端OTN连接:端到端增强分组的OTN网络设备用于5G中途和回程传输。与上述解决方案相比,它具有强大的联网功能和端到端维护功能,避免了OTN和IPRAN之间的互操作性和跨行业协调的问题。

5G中途和回程Topology Architecture.png

图2:5G中途和回程拓扑架构

此外,5G中途和回程网络覆盖了城域网(MAN)的接入层,汇聚层和核心层,其城域网中使用的光收发器类似于现有传输网络中使用的收发器和数据中心。其中,25G / 50G / 100G灰光或彩色光模块将主要用于城域接入层网络,而城域汇聚和核心层网络将主要使用100G / 200G 400G DWDM彩色光模块。

当前,随着5G应用的增加,针对5G承载网络的光模块技术和解决方案越来越多,这给光收发器市场带来了巨大的潜力和巨大的挑战。由于市场对5G光学收发器的需求很大,并且目前很难开发5G光学模块,因此短期内价格可能会有点贵。相信随着5G技术和应用的不断成熟,未来5G光收发器的价格将逐渐下降,市场前景依然广阔。

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