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億源通丨5G承載網(wǎng)中的WDM技術(shù) 2019年啟動(dòng)建設(shè)的5G通信技術(shù)，一般認(rèn)為，對(duì)人類社會(huì)的改變將不限于日常生活，它將支撐互聯(lián)網(wǎng)從移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)向智能互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)，并對(duì)產(chǎn)業(yè)生態(tài)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G的三大應(yīng)用場(chǎng)景：eMBB（Enhance Mobile Broadband，增強(qiáng)移動(dòng)寬帶）、uRLLC（Ultra-Reliable Low Latency Communications，高可靠性低時(shí)延連接）、mMTC（Massive Machine Type Communication，大規(guī)模機(jī)器類通信）。其中，eMBB要求用戶的體驗(yàn)速率達(dá)到1Gbps，可以支撐3D及超高清視頻等大流量移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)；uRLLC要求傳輸時(shí)延低于1ms，以支撐無人駕駛、工業(yè)自動(dòng)化、遠(yuǎn)程手術(shù)等實(shí)時(shí)應(yīng)用場(chǎng)景；mMTC指的是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，要求終端連接密度達(dá)到每平方公里百萬級(jí)。 5G承載網(wǎng)的架構(gòu) 5G商用，承載先行。為支撐上述三大應(yīng)用場(chǎng)景，要求對(duì)基于光纖的承載網(wǎng)進(jìn)行重新規(guī)劃。圖1為典型的5G承載網(wǎng)架構(gòu)，它通常由城域接入網(wǎng)、城域匯聚網(wǎng)、城域核心網(wǎng)和省際骨干網(wǎng)四級(jí)構(gòu)成。考慮投資和運(yùn)維成本，在無線接入RAN段，4G通信系統(tǒng)通常采用的是基于RRU+BBU功能劃分的D-RAN（分布式無線接入）架構(gòu)，5G則演進(jìn)為基于AAU+DU+CU功能劃分的C-RAN（集中式或者云化的無線接入）架構(gòu)。  圖1. 5G承載網(wǎng)架構(gòu) 5G承載網(wǎng)的各級(jí)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間通過光模塊和光纖連接，其中基站與DU之間的連接被定義為前傳、DU與CU之間的連接被定義為中傳、CU與城域核心網(wǎng)之間的連接被定義為回傳。前傳距離通常<10/20公里，接口速率為10/25/100Gbps；中傳距離通常<40公里，接口速率為25/50/100Gbps；回傳距離通常為40-80公里，接口速率為100/N×100Gbps；而省際骨干網(wǎng)的傳輸距離在數(shù)百公里，接口速率為N×100/200/400Gbps。  圖2. 5G承載網(wǎng)中的前傳、中傳和回傳鏈路 與4G網(wǎng)絡(luò)不同的是，5G信號(hào)因頻率更高，單個(gè)基站的覆蓋面積減少，5G組網(wǎng)需要布設(shè)的基站數(shù)量將是4G網(wǎng)絡(luò)的2-3倍。為控制成本，5G前傳和中傳網(wǎng)絡(luò)更多的采用C-RAN架構(gòu)，替代4G網(wǎng)絡(luò)常用的D-RAN架構(gòu)。C-RAN架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)有：其一，相對(duì)D-RAN可減少末端機(jī)房和傳輸設(shè)備需求，節(jié)省站址獲取、機(jī)房租金和傳輸成本，理論上集中度越高則效果越明顯；其二，由于DU集中放置便于統(tǒng)一維護(hù)，因此在機(jī)房建設(shè)、設(shè)備維護(hù)乃至空調(diào)電費(fèi)上，較D-RAN有明顯優(yōu)勢(shì)，因此C-RAN將成為5G中前傳網(wǎng)絡(luò)的主要部署模式;其三，C-RAN架構(gòu)對(duì)DU進(jìn)行池組化或者云化部署，可實(shí)現(xiàn)基帶資源的共享和多站間的業(yè)務(wù)協(xié)同。 選擇傳輸技術(shù)的考量因素 光纖傳輸技術(shù)在電信骨干網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域已經(jīng)成為主導(dǎo)并獲廣泛應(yīng)用，為了增加傳輸容量，普遍采用WDM傳輸，然而面向不同的應(yīng)用場(chǎng)景，具體的傳輸技術(shù)有所差異。影響選擇的主要因素是光纖鏈路的損耗和色散；所采用的光源（包含調(diào)制器）和探測(cè)器，對(duì)傳輸系統(tǒng)的成本有重要影響，也是選擇技術(shù)方案時(shí)的考量因素。此外，產(chǎn)業(yè)鏈的傳承也對(duì)成本有重要影響，成為重要考量因素之一。 常規(guī)石英光纖的損耗譜如圖3所示，它的第一、二、三傳輸窗口分別以850nm、1310nm和1550nm為中心，其中850nm是最早的多模光纖通信系統(tǒng)所采用的傳輸波長(zhǎng)；1310nm是常規(guī)單模光纖G.652的零色散點(diǎn)位置，如圖4（a）所示，光纖中的材料色散和波導(dǎo)色散在此波長(zhǎng)處相互抵消；1550nm則是石英光纖的損耗最低處，為了克服G.652光纖在此處色散較大的問題，人們開發(fā)了G.655光纖，將光纖的零色散點(diǎn)設(shè)置在偏離1550nm不遠(yuǎn)處，如圖4（b）所示，這樣可以在1550nm波段獲得低色散，又不會(huì)在DWDM傳輸時(shí)產(chǎn)生四波混頻、交叉相位調(diào)制等非線性效應(yīng)。  |
