“5G商用,承载先行”成为行业共识。在5G基站建设中,一张高质量的承载网络是“5G改变社会”的有力支撑。工信部3月24日印发的《“双千兆”网络协同发展行动计划(2021-2023年)》,要求5G和光宽能向单个用户提供千兆接入能力。

 

谈及如何实现大容量的“双千兆”,在近日“千兆光网助力数字经济新增长主题论坛”上,中国移动研究院副院长段晓东强调,千兆5G与千兆固网无法割裂开,中国移动需要让回传与前传网络都支持千兆5G,所以在前传网络采用25G WDM技术(半有源前传),打造超宽管道满足“千兆5G”带宽需求。

 

 

我们好奇,工信部今年为何要继续推动大容量的千兆5G?实现大容量,业界更多关注频谱和基站天线AAU部分,为何中国移动专家要强调5G前传?目前主流的5G前传部署方案中,哪种技术是运营商破解5G前传网络大容量挑战的利器?

 

01、5G商用发展,需要大容量前传网络

当前,我国5G网络正处于高速建设期。截至2020年底,我国已开通5G基站超70万个,覆盖地市以上城市,5G套餐用户累计发展超过3.2亿,5G终端连接数突破2亿。2021年我国将新增5G基站超过60万个。

 

但就在此时,有一些5G用户反馈,5G网速低于预期。我想这只是5G发展初期的一种必然要经历的现象。运营商自然希望在规模发展5G同时,提供极佳5G体验。

 

我们可以从以下几个角度去分析大容量5G的迫切性。

 

首先,从5G网络自身定位看,高带宽、大容量是5G网络最明显的优势。因此,运营商在部署5G网络时,需要提供性能更佳的网络。工信部领导多次强调,电信运营企业要重点做好5G网络建设部署规划,加快推进主要城市的网络建设,争取早日建成覆盖广泛、技术先进、品质优良的5G网络。

 

其次,从5G业务驱动角度看,随着5G网络的不断完善,越来越多的5G应用在孵化中,未来将如雨后春笋般不断出现。与4G网络不同,5G网络不仅需要解决人与人的连接,更需要解决物与物、物与人的连接问题。

 

在5G ToC领域,人员密集的如CBD、购物中心、体育馆等场景,需要优先实现5G网络的高密度覆盖,来有效保障5G个人用户的高品质体验;在5G ToB领域,5G创新应用更是层出不穷。比如在媒体、医疗、智能制造、智慧矿山等20多个领域,行业已开展300多种应用探索。

 

这些应用在推动5G商用发展的同时,也要求5G基站提供更大的容量,来应对发展中大量终端连接下的高速上网保障需求。

 

 

最后,从4G基站向5G基站演进来看,4G时代基站回传建设以D-RAN模式为主,5G时代C-RAN成为5G前传网络主流场景。行业人士普遍认为,4G、5G将长期共存。此时,4G和5G共站下每宏站纤芯需求将达到36芯至48芯,以每个C-RAN机房集中10个宏站计算则将至少需要360芯。随着固移融合、网络云化带来的边缘DC部署等多业务接入,运营商需要大容量5G承载网络支撑。

 

对实现大容量5G,段晓东的演讲显示,中国移动重视5G前传网络的建设,为何?我们知道,在5G承载网络中,前传部分是连接运营商与用户的“最后几公里”,要解决数量成倍增加的5G基站部署所需的光纤资源铺设难题,是影响5G网络容量的关键部分。

 

02、针对大容量挑战,哪种技术能胜任?

目前行业建设的5G前传网络,在满足大容量方面依然面临挑战。那么,目前5G前传网络有哪些技术呢?

 

据中国信息通信研究院技术与标准研究所副所长张海懿介绍,5G前传网在容量方面,一般基站配置为3通道单纤双向6个波长或6通道单纤双向12个波长,对于热点大容量的多载频配置,通道数量和波长数量会更多。

 

目前行业比较普及的5G前传网络方案有粗波分复用(CWDM)、中等波分复用(MWDM)、细波分复用(LWDM)、密集波分复用(DWDM)四种。

 

其中,CWDM技术的6波方案供应链成熟、成本较低,12波方案中,后6波受色散限制需使用EML激光器或APD探测器,成本较高;MWDM在CWDM前6波基础上左右偏移扩展为12波,可重用CWDM方案中DML激光器成熟的设计经验及工艺控制技术;LWDM是基于以太网通道的波分复用(LAN WDM),需要光模块TOSA发送端的直接调制器激光器DML,以及对应的电吸收调制激光器EML,但EML成本更高。此外,LWDM产业链上下游还不够成熟。

 

综上对比产业三种5G前传网络实现方式,MWDM由于是重用25G CWDM前6波,与CWDM的产业链重叠,产业链相对其他两种方案要成熟。有数据显示,半有源MWDM方案能节省90%的前传光纤网络资源,满足5G前传网络在大容量方面的需求。

 

 

中国移动研究院网络与IT技术研究所副所长李晗曾表示:“MWDM优势明显,可以重用低成本25G WDM产业链,快速成熟满足5G前传12波商用,不仅可通过TEC温控技术实现2倍扩波,快速重用CWDM低成本25G DML光芯片,更可在设计DML激光器波长和CWDM共外延工艺和芯片生产产业链,仅调整光栅设计参数。此外,采用TEC温控的MWDM与CWDM光模块光电器件一致,理论上成本和功耗趋同。”

 

03、MWDM方案产业链进展如何?

从中国移动专家观点可以看到,半有源MWDM方案可发挥25G波分产业链低成本优势,快速满足5G商用。

 

 

半有源MWDM产业正在蓬勃发展。在行业标准方面,中国移动在O-RAN联盟中,牵头成立了Open X-haulTransport工作组(WG9)并担任工作组主席,完成了基于WDM的前传网络、管控等Open-WDM系列标准立项。

 

在产业链方面,中国移动半有源MWDM产业链正在蓬勃发展。据段晓东介绍,已经产业已有19家设备厂家、9家芯片厂家、9家模块厂家以及3家控制器厂家支持MWDM技术,构建了比较好的产业基础。

 

 

观察:半有源前传,是实现大容量5G关键

5G网络想要发挥价值,大容量是必备能力。运营商在5G频谱资源有限的情况下,可以选择发力大容量的5G前传网络。

 

纵观5G前传网络建设方式,CWDM、DWDM、MWDM、LWDM均可打造5G前传网络。相比而言,半有源MWDM方案在5G前传网络大容量方面有优势,且产业进展更快。在部署成本方面,该方案由于重用低成本25G WDM产业链,可快速成熟满足5G前传12波商用。

 

因此,在构建千兆5G网络之际,各大运营商也应多关注5G前传网络在大容量方面的能力提升,快速建设一张高品质的5G网络,为中国数字经济发展奠定网络基础。