工业级波分复用模块在5G部署中的应用

发布时间:2019-3-28 17:35    发布者:chaser12
关键词: 5G , 光通信 , 工业级波分产品 , DWDM
5G是当下最为热门的话题,从去年开始,全球运营商就已经在自己的网络上测试5G技术;截至2018年11月,全球182家运营商已在78个国家进行了5G试运营和投资。
随着5G技术的发展,更高速率的光模块将在更高密度的蜂窝基站上部署,而这给工业级波分产品带来了新的发展机会。由于工业波分模块在5G市场的重要地位,易飞扬(Gigalight)开始着手对高速率工业级波分模块的研制,并取得了一些成果。
10G/25G光学器件在5G市场的预测
在过去的3G/4G LTE部署中, 2.5G/10G光模块占据了主流;而随着5G商业服务和应用的快节奏,尤其是无线前传市场的空前激增, 25G光模块的需求也在不断增加。下图是来自某市场调研公司的趋势预测。
25G光模块的增长来源分为数通市场和电信市场。国内单个数据中心规模一般比美国数据中心体量小, Hyperscale型数据中心较少,比起国外数据中心从10G-40G到25G-100G的升级需求,国内未来的25G光模块需求主要来源于5G前传领域。
从上图我们还可以看到少量50G光模块的需求——这主要还是来源于5G承载网建设。数据中心场景下, 50G光模块集中在超大数据中心内部的NIC和ToR之间的连接。
而基于单模光纤传输的50G光模块主要集中在电信领域:为节省5G部署成本,结合25Gbps的基础速率, 5G中传回传的汇聚层会用到少量基于PAM4调制的50G光模块。
◮易飞扬(Gigalight)无线前传网WDM解决方案
总的来说, 5G前传光模块速率主要是Nx25Gb/s, 而中传和回传主要是Nx100Gb/s。在当前光纤资源紧缺的情况下, 5G承载网基本上还是延续过去DWDM密集波分的思路,激光器的选择尤为重要。
由于激光器管芯温度变化会引起材料折射率及腔长发生变化,从而引起波长变化,也就是温漂问题,国产工业级温度25G DWDM激光器在当前是比较困难的课题。
什么是波分复用系统?
波分复用(WDM)技术指将不同波长的光信号汇集在一根光纤中发射传输、然后在接收端将它们分开的技术,可有效扩展传输容量,节约大量光纤。
根据不同的波长间隔,又可细分为CWDM粗波分复用和DWDM密集波分复用技术,需要注意的是,波分复用技术和并行光纤传输是不同的,此处略而不表。
DWDM密集波分复用系统主要可以分为两类。
集成式波分复用系统
SDH终端具有满足G.692的光接口;光源满足长距离传输。
整个系统构造简单,但是不能直接使用之前旧的SDH系统和不同厂家的系统。
开放式波分复用系统
在波分复用器前端加入波长转移单元OTU, 将当前SDH的G.957接口转换为G.692的标准波长光接口。
优点在于可以接纳过去的旧SDH系统,并实现不同厂家互联,但OTU的引入可能对系统性能带来一定的负面影响。
◮典型的波分复用系统架构
当前国内各大运营商在现网运行的DWDM几乎都是开放式DWDM系统,有部分厂商认为集成式密集波分复用系统减少了OTU转换设备、结构简单等诸多原因在成本上具有很大优势。
DWDM系统以其充分利用光纤带宽、降低器件的速率要求、通道对传输信号完全透明以及可扩展性好等优势,成为当前5G承载网运行的主要方式。
工业级波分复用产品的现在和未来
先简单列出不同封装光模块的应用。
• SFP各产品类型,数据中心和电信市场都有使用
• QSFP系列光模块广泛应用于数据中心领域
• CFP尺寸和功耗最大,主要应用于中长距离的电信市场;在中短距离的电信场景逐渐被QSFP所取代
当然还有另外的一些封装,比如CXP, XFP等。未来的5G市场尤其是前传市场,工业级波分复用模块产品的封装形式主要以SFP类型(SFP+, SFP28, SFP56等)为主。
当前的工业级温度(0~85℃)波分模块主要集中在2.5G和10G速率,并且随距离的不同,激光器调制方式也有所不同,下表部分列出易飞扬(Gigalight)可提供的工业级波分模块。
以10G SFP+模块为例,在整个DWDM系统的使用如下图所示。
应用在5G前传的25G DWDM光模块市场上已有成品,但是能够做到工业级温度的程度似乎还未见到。
10G DWDM光模块芯片已实现国产,而25G芯片尚处于研制之中,因此对于25G/50G工业级波分产品,市场仍处于等待和预部署状态——当前或者说5G部署的初期前传领域仍然以10G工业级波分复用模块为主。
总结
工业级波分模块是一个巨大的市场,尤其是在5G这样的历史机遇期。去年中兴禁令导致了全球电信市场销售疲软, DWDM系统的升级和FTTx的PON模块需求在一定程度上拯救了市场。
在可预计的未来,工业级DWDM模块将迎来更加显著的业务需求,易飞扬(Gigalight)的工程师将在现有的产品基础上,推出更多面向市场的工业级波分产品。了解更多工业级波分产品,请访问:https://www.gigalight.com/cn/gmklist.html?cat_id=83

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