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

  ICC訊（編譯：Nina）2020年10月13日，蘋果發(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(hào)以及更多其他選擇，運(yùn)營商和其他網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商有理由想知道消費(fèi)者對(duì)這些新產(chǎn)品的興趣會(huì)如何影響現(xiàn)有和未來5G網(wǎng)絡(luò)的需求。當(dāng)然，競爭正在升溫。

  許多運(yùn)營商一直在利用現(xiàn)有的4G LTE基礎(chǔ)架構(gòu)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(yùn)營商。隨著其他運(yùn)營商也開始部署5G SA網(wǎng)絡(luò)，如何及時(shí)部署可靠的5G基礎(chǔ)設(shè)施同時(shí)將新光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(包括收發(fā)器)的支出降至最低，成為運(yùn)營商最關(guān)心的問題。

  打造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)來處理5G時(shí)代成倍增長的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)吞吐量耗資巨大。然而，雙速率光收發(fā)器和可調(diào)諧光學(xué)可以幫助運(yùn)營商和其他網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將成本降到最低，同時(shí)支持他們的網(wǎng)絡(luò)以適應(yīng)日益增長的5G需求。雖然關(guān)于5G網(wǎng)絡(luò)回程方面的文獻(xiàn)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，以立即滿足不斷變化的消費(fèi)者需求。

  再談小蜂窩(Small Cell)

  根據(jù)IEEE的說法，小蜂窩是便攜式基站或蜂窩無線接入節(jié)點(diǎn)，“運(yùn)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(duì)5G來說是必要的，因?yàn)楝F(xiàn)有的4G LTE基礎(chǔ)設(shè)施的較低頻率不能支持5G所需的帶寬。另一方面，5G小蜂窩沒有4G的覆蓋范圍。普華永道(Price Waterhouse Cooper)指出，根據(jù)FCC的說法，美國需要超過800,000個(gè)小蜂窩才能使5G工作。此密度對(duì)于克服其較短的覆蓋范圍至關(guān)重要。但是，密度也意味著運(yùn)營商和其他服務(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20萬個(gè)蜂窩塔。

  5G將依賴于不同類型的小蜂窩，包括Femtocell、Picocell和Microcell。每種提供的覆蓋范圍、功率利用率和用戶數(shù)量都不同。Femtocell支持最少的用戶，通常用于極短距離的室內(nèi)應(yīng)用。Picocell支持較大范圍的用戶群，最大覆蓋范圍為250米，主要用于辦公樓、醫(yī)院、購物中心或火車站等室內(nèi)公共區(qū)域。Microcell的覆蓋范圍最大(可達(dá)2.5公里)，主要支持戶外應(yīng)用，可支持多達(dá)200個(gè)用戶。許多小蜂窩位于工程技術(shù)人員稱為“硬化”的環(huán)境中，這意味著派人去現(xiàn)場修復(fù)一個(gè)小蜂窩，比解決典型接入網(wǎng)絡(luò)中心局的問題要復(fù)雜得多。

  部署后，可靠地運(yùn)行小蜂窩對(duì)于降低5G架構(gòu)的總擁有成本(TCO)至關(guān)重要。正如RCR Wireless所指出的，小蜂窩設(shè)備出現(xiàn)故障需要更換，這可能會(huì)延遲現(xiàn)場的運(yùn)轉(zhuǎn)，并需要技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行維修。即使是2%的故障率也會(huì)讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商每年花費(fèi)近100萬美元的現(xiàn)場訪問成本。但是，這種對(duì)話所缺少的想法是，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(yùn)營商真的準(zhǔn)備好迎接25G了嗎?

  正如CIR指出的那樣，“(運(yùn)營商)對(duì)前傳的興趣日益增長......部分原因是將相對(duì)較新的C-RAN架構(gòu)用于5G基礎(chǔ)架構(gòu)，該架構(gòu)對(duì)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(jī)遇?！贝送?，ITU最近正式確定了5G傳輸?shù)膰H移動(dòng)通信2020(IMT-2020)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)在過去幾年中得到了發(fā)展，使25G eCPRI成為5G前傳接口的首選。

  然而，根據(jù)CIR的說法，前傳網(wǎng)絡(luò)對(duì)5G服務(wù)提供商來說意味著“巨額成本”。在許多情況下，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可能希望使用10G收發(fā)器，因?yàn)樗鼈兊某杀据^低，直到對(duì)5G服務(wù)的需求使得25G數(shù)據(jù)速率成為必需。但是，轉(zhuǎn)換的時(shí)機(jī)即將到來– Frost & Sullivan發(fā)現(xiàn)，全球5G測試設(shè)備市場將以11.5%的復(fù)合年增長率增長，到2024年將達(dá)到20億美元的總價(jià)值。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商來說，目前的關(guān)鍵是投資在短期和長期內(nèi)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(yùn)營支出的同時(shí)，逐步提高前傳網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)率。

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

  盡管雙速率光學(xué)和可調(diào)諧收發(fā)器技術(shù)已經(jīng)存在一段時(shí)間了，但它們還沒有使5G光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場飽和。當(dāng)然，這是因?yàn)?A href="http://m.3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=5G&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">5G的前景仍然相當(dāng)新，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商仍在接受25G數(shù)據(jù)速率標(biāo)準(zhǔn)的道路上。SDxCentral編輯Matt Kapko表示：“要實(shí)現(xiàn)5G部署并且用戶體驗(yàn)達(dá)到[IMT-2020]標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)向5G的公司將是極少數(shù)，而不是常態(tài)。“由于5G尚未在全球消費(fèi)者中廣泛擴(kuò)散，因此許多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商仍依賴現(xiàn)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(jù)P&S Intelligence的預(yù)測，從2020年至2030年，5G收發(fā)器市場將以30.4%的速度增長。隨著個(gè)人購買更多的移動(dòng)設(shè)備并越來越多地利用數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，他們對(duì)5G前傳網(wǎng)絡(luò)也將提出更高的要求。隨著T-Mobile之外的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商開始部署自己的獨(dú)立5G網(wǎng)絡(luò)，高帶寬、超低延遲相關(guān)應(yīng)用的用戶消耗將推動(dòng)向25G模塊的升級(jí)。畢竟，根據(jù)ITU， IMT-2020 5G標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)粒度從25G到100G不等?；诖耍瑢?duì)25G收發(fā)器的需求將隨著時(shí)間的推移而增加。向25G光學(xué)的轉(zhuǎn)移還支持5G回傳網(wǎng)絡(luò)中的400G收發(fā)器應(yīng)用。正如大家多看到的，25G收發(fā)器支持運(yùn)營商所需的整體網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，從而完全實(shí)現(xiàn)5G承諾。

  遷移到25G給使用10G光學(xué)器件的運(yùn)營商帶來了后勤挑戰(zhàn)。雙速率收發(fā)器提供了一種光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，可以將其配置為支持25G或10G數(shù)據(jù)速率，從而彌合這一差距，為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商節(jié)省了大量資金。根據(jù)當(dāng)前的前傳需求，運(yùn)營商通常必須購買10G或25G收發(fā)器，而雙速率技術(shù)可以僅需一種類型的光學(xué)器件，這也意味著運(yùn)營商可以用更少的錢建立備用設(shè)備的庫存。隨著25G逐漸成為5G前傳網(wǎng)絡(luò)的規(guī)范，雙速率技術(shù)將使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的必要升級(jí)變得更簡單，更具成本效益。

  同樣，可調(diào)收發(fā)器可以進(jìn)一步降低5G的成本曲線?？烧{(diào)諧收發(fā)器可以進(jìn)行現(xiàn)場波長調(diào)整，超越了靜態(tài)模型的固定波長限制。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(shè)備問題或需要轉(zhuǎn)移到不同波長而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)停機(jī)風(fēng)險(xiǎn)?？烧{(diào)諧光學(xué)器件使成本最小化，靈活性最大化。從5G的角度來看，它們讓網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以輕松、幾乎即時(shí)地訪問任何C波段通道，而這些通道正迅速成為新蜂窩網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的核心。加上調(diào)諧軟件和專用調(diào)諧盒，可調(diào)諧收發(fā)器消除了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商購買多個(gè)固定通道光學(xué)器件及其備件的需求。

  結(jié)論

  在推動(dòng)5G部署的過程中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商需要從光學(xué)設(shè)備的角度得到一切可能的幫助。前傳網(wǎng)絡(luò)對(duì)于支持重要小蜂窩的可靠運(yùn)行至關(guān)重要。盡管IMT-2020標(biāo)準(zhǔn)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(yùn)營商，尤其是那些利用現(xiàn)有4G LTE基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行5G部署的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，都準(zhǔn)備好實(shí)施此協(xié)議。但是，越來越多的證據(jù)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(diào)收發(fā)器結(jié)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(yùn)營商能夠快速且不浪費(fèi)資金地實(shí)施5G架構(gòu)。 反過來，這將有助于加速5G的普及，使最終用戶，包括消費(fèi)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。