5G部署：雙速率光學(xué)器件和可調收發(fā)器是實(shí)現成本效益的關(guān)鍵

  ICC訊（編譯：Nina）2020年10月13日，蘋(píng)果發(fā)布了新的5G iPhone 12 Pro和iPhone 12 Pro Max?？紤]到三星已經(jīng)發(fā)布了Galaxy S20 5G型號以及更多其他選擇，運營(yíng)商和其他網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商有理由想知道消費者對這些新產(chǎn)品的興趣會(huì )如何影響現有和未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò )的需求。當然，競爭正在升溫。

  許多運營(yíng)商一直在利用現有的4G LTE基礎架構提供5G的首批迭代，美國T-Mobile則于2020年8月宣布，它是全球首家部署5G SA網(wǎng)絡(luò )的運營(yíng)商。隨著(zhù)其他運營(yíng)商也開(kāi)始部署5G SA網(wǎng)絡(luò )，如何及時(shí)部署可靠的5G基礎設施同時(shí)將新光網(wǎng)絡(luò )設備(包括收發(fā)器)的支出降至最低，成為運營(yíng)商最關(guān)心的問(wèn)題。

  打造一個(gè)網(wǎng)絡(luò )來(lái)處理5G時(shí)代成倍增長(cháng)的物聯(lián)網(wǎng)設備和數據吞吐量耗資巨大。然而，雙速率光收發(fā)器和可調諧光學(xué)可以幫助運營(yíng)商和其他網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商將成本降到最低，同時(shí)支持他們的網(wǎng)絡(luò )以適應日益增長(cháng)的5G需求。雖然關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò )回程方面的文獻并不缺乏，但在本文中，我們將重點(diǎn)討論小蜂窩前傳。在小蜂窩前傳中，服務(wù)提供商需要敏捷性和靈活性，以立即滿(mǎn)足不斷變化的消費者需求。

  再談小蜂窩(Small Cell)

  根據IEEE的說(shuō)法，小蜂窩是便攜式基站或蜂窩無(wú)線(xiàn)接入節點(diǎn)，“運行時(shí)需要最少的功耗，并且可以在城市中每隔250米左右安裝一個(gè)?！笔褂煤撩撞?、波束形成和MIMO，它們可以在許可和非許可頻譜中工作。

  小蜂窩對5G來(lái)說(shuō)是必要的，因為現有的4G LTE基礎設施的較低頻率不能支持5G所需的帶寬。另一方面，5G小蜂窩沒(méi)有4G的覆蓋范圍。普華永道(Price Waterhouse Cooper)指出，根據FCC的說(shuō)法，美國需要超過(guò)800,000個(gè)小蜂窩才能使5G工作。此密度對于克服其較短的覆蓋范圍至關(guān)重要。但是，密度也意味著(zhù)運營(yíng)商和其他服務(wù)提供商的巨額資本支出，尤其是考慮到美國的全國性4G網(wǎng)絡(luò )僅具有約20萬(wàn)個(gè)蜂窩塔。

  5G將依賴(lài)于不同類(lèi)型的小蜂窩，包括Femtocell、Picocell和Microcell。每種提供的覆蓋范圍、功率利用率和用戶(hù)數量都不同。Femtocell支持最少的用戶(hù)，通常用于極短距離的室內應用。Picocell支持較大范圍的用戶(hù)群，最大覆蓋范圍為250米，主要用于辦公樓、醫院、購物中心或火車(chē)站等室內公共區域。Microcell的覆蓋范圍最大(可達2.5公里)，主要支持戶(hù)外應用，可支持多達200個(gè)用戶(hù)。許多小蜂窩位于工程技術(shù)人員稱(chēng)為“硬化”的環(huán)境中，這意味著(zhù)派人去現場(chǎng)修復一個(gè)小蜂窩，比解決典型接入網(wǎng)絡(luò )中心局的問(wèn)題要復雜得多。

  部署后，可靠地運行小蜂窩對于降低5G架構的總擁有成本(TCO)至關(guān)重要。正如RCR Wireless所指出的，小蜂窩設備出現故障需要更換，這可能會(huì )延遲現場(chǎng)的運轉，并需要技術(shù)人員到現場(chǎng)進(jìn)行維修。即使是2%的故障率也會(huì )讓網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商每年花費近100萬(wàn)美元的現場(chǎng)訪(fǎng)問(wèn)成本。但是，這種對話(huà)所缺少的想法是，小蜂窩性能僅與將其連接到BBU(集中式基帶單元)的前傳網(wǎng)絡(luò )一樣好。

  前傳發(fā)展：網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商真的準備好迎接25G了嗎?

  正如CIR指出的那樣，“(運營(yíng)商)對前傳的興趣日益增長(cháng)......部分原因是將相對較新的C-RAN架構用于5G基礎架構，該架構對帶寬的要求很高且成本很高，這為光學(xué)部署創(chuàng )造了重要的新機遇?！贝送?，ITU最近正式確定了5G傳輸的國際移動(dòng)通信2020(IMT-2020)標準。該標準在過(guò)去幾年中得到了發(fā)展，使25G eCPRI成為5G前傳接口的首選。

  然而，根據CIR的說(shuō)法，前傳網(wǎng)絡(luò )對5G服務(wù)提供商來(lái)說(shuō)意味著(zhù)“巨額成本”。在許多情況下，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可能希望使用10G收發(fā)器，因為它們的成本較低，直到對5G服務(wù)的需求使得25G數據速率成為必需。但是，轉換的時(shí)機即將到來(lái)– Frost & Sullivan發(fā)現，全球5G測試設備市場(chǎng)將以11.5%的復合年增長(cháng)率增長(cháng)，到2024年將達到20億美元的總價(jià)值。對于網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，目前的關(guān)鍵是投資在短期和長(cháng)期內都具有成本效益的解決方案，使他們能夠在保持盡可能低的采購和運營(yíng)支出的同時(shí)，逐步提高前傳網(wǎng)絡(luò )的數據率。

  雙速率光學(xué)器件和可調收發(fā)器：實(shí)現成本效益的關(guān)鍵

  盡管雙速率光學(xué)和可調諧收發(fā)器技術(shù)已經(jīng)存在一段時(shí)間了，但它們還沒(méi)有使5G光網(wǎng)絡(luò )設備市場(chǎng)飽和。當然，這是因為5G的前景仍然相當新，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商仍在接受25G數據速率標準的道路上。SDxCentral編輯Matt Kapko表示：“要實(shí)現5G部署并且用戶(hù)體驗達到[IMT-2020]標準還需要很多年……在5G交付之前，還有很多事情要做……許多公司依靠固定寬帶或WiFi進(jìn)行連接，完全轉向5G的公司將是極少數，而不是常態(tài)?！坝捎?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=5G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">5G尚未在全球消費者中廣泛擴散，因此許多網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商仍依賴(lài)現有4G前傳網(wǎng)絡(luò )中普遍使用的10G SFP + CPRI光學(xué)器件。

  但是，5G前傳的時(shí)代正在改變。根據P&S Intelligence的預測，從2020年至2030年，5G收發(fā)器市場(chǎng)將以30.4%的速度增長(cháng)。隨著(zhù)個(gè)人購買(mǎi)更多的移動(dòng)設備并越來(lái)越多地利用數據密集型應用，他們對5G前傳網(wǎng)絡(luò )也將提出更高的要求。隨著(zhù)T-Mobile之外的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商開(kāi)始部署自己的獨立5G網(wǎng)絡(luò )，高帶寬、超低延遲相關(guān)應用的用戶(hù)消耗將推動(dòng)向25G模塊的升級。畢竟，根據ITU， IMT-2020 5G標準的網(wǎng)絡(luò )粒度從25G到100G不等?；诖?，對25G收發(fā)器的需求將隨著(zhù)時(shí)間的推移而增加。向25G光學(xué)的轉移還支持5G回傳網(wǎng)絡(luò )中的400G收發(fā)器應用。正如大家多看到的，25G收發(fā)器支持運營(yíng)商所需的整體網(wǎng)絡(luò )升級，從而完全實(shí)現5G承諾。

  遷移到25G給使用10G光學(xué)器件的運營(yíng)商帶來(lái)了后勤挑戰。雙速率收發(fā)器提供了一種光網(wǎng)絡(luò )設備，可以將其配置為支持25G或10G數據速率，從而彌合這一差距，為網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商節省了大量資金。根據當前的前傳需求，運營(yíng)商通常必須購買(mǎi)10G或25G收發(fā)器，而雙速率技術(shù)可以?xún)H需一種類(lèi)型的光學(xué)器件，這也意味著(zhù)運營(yíng)商可以用更少的錢(qián)建立備用設備的庫存。隨著(zhù)25G逐漸成為5G前傳網(wǎng)絡(luò )的規范，雙速率技術(shù)將使網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商的必要升級變得更簡(jiǎn)單，更具成本效益。

  同樣，可調收發(fā)器可以進(jìn)一步降低5G的成本曲線(xiàn)?？烧{諧收發(fā)器可以進(jìn)行現場(chǎng)波長(cháng)調整，超越了靜態(tài)模型的固定波長(cháng)限制。使用靜態(tài)收發(fā)器時(shí)，需要進(jìn)行多次備份，以減少由于設備問(wèn)題或需要轉移到不同波長(cháng)而導致的網(wǎng)絡(luò )停機風(fēng)險?？烧{諧光學(xué)器件使成本最小化，靈活性最大化。從5G的角度來(lái)看，它們讓網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商可以輕松、幾乎即時(shí)地訪(fǎng)問(wèn)任何C波段通道，而這些通道正迅速成為新蜂窩網(wǎng)絡(luò )標準的核心。加上調諧軟件和專(zhuān)用調諧盒，可調諧收發(fā)器消除了網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商購買(mǎi)多個(gè)固定通道光學(xué)器件及其備件的需求。

  結論

  在推動(dòng)5G部署的過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商需要從光學(xué)設備的角度得到一切可能的幫助。前傳網(wǎng)絡(luò )對于支持重要小蜂窩的可靠運行至關(guān)重要。盡管IMT-2020標準促進(jìn)了將25G eCPRI用作前傳協(xié)議，但并不是所有的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，尤其是那些利用現有4G LTE基礎架構進(jìn)行5G部署的網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商，都準備好實(shí)施此協(xié)議。但是，越來(lái)越多的證據表明從10G到25G的前傳帶寬最終將成為必需。 因此，將雙速率光學(xué)器件與可調收發(fā)器結合使用可以創(chuàng )建具有成本效益的方案，從而使網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商能夠快速且不浪費資金地實(shí)施5G架構。 反過(guò)來(lái)，這將有助于加速5G的普及，使最終用戶(hù)，包括消費者和企業(yè)，都可以從5G所提供的所有服務(wù)中受益。

  譯自：Saving Time and Money on 5G Rollouts，作者為Precision OT的首席技術(shù)官Chris Page。