5G部署：雙速率光學器件和可調收發(fā)器是實現(xiàn)成本效益的關鍵

  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。考慮到三星已經(jīng)發(fā)布了Galaxy S20 5G型號以及更多其他選擇，運營商和其他網(wǎng)絡運營商有理由想知道消費者對這些新產(chǎn)品的興趣會如何影響現(xiàn)有和未來5G網(wǎng)絡的需求。當然，競爭正在升溫。

  許多運營商一直在利用現(xiàn)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)絡的運營商。隨著其他運營商也開始部署5G SA網(wǎng)絡，如何及時部署可靠的5G基礎設施同時將新光網(wǎng)絡設備(包括收發(fā)器)的支出降至最低，成為運營商最關心的問題。

  打造一個網(wǎng)絡來處理5G時代成倍增長的物聯(lián)網(wǎng)設備和數(shù)據(jù)吞吐量耗資巨大。然而，雙速率光收發(fā)器和可調諧光學可以幫助運營商和其他網(wǎng)絡運營商將成本降到最低，同時支持他們的網(wǎng)絡以適應日益增長的5G需求。雖然關于5G網(wǎng)絡回程方面的文獻并不缺乏，但在本文中，我們將重點討論小蜂窩前傳。在小蜂窩前傳中，服務提供商需要敏捷性和靈活性，以立即滿足不斷變化的消費者需求。

  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，“運行時需要最少的功耗，并且可以在城市中每隔250米左右安裝一個?！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來說是必要的，因為現(xiàn)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重要。但是，密度也意味著運營商和其他服務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)絡僅具有約20萬個蜂窩塔。

  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2.5公里)，主要支持戶外應用，可支持多達200個用戶。許多小蜂窩位于工程技術人員稱為“硬化”的環(huán)境中，這意味著派人去現(xiàn)場修復一個小蜂窩，比解決典型接入網(wǎng)絡中心局的問題要復雜得多。

  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)至關重要。正如RCR Wireless所指出的，小蜂窩設備出現(xiàn)故障需要更換，這可能會延遲現(xiàn)場的運轉，并需要技術人員到現(xiàn)場進行維修。即使是2%的故障率也會讓網(wǎng)絡運營商每年花費近100萬美元的現(xiàn)場訪問成本。但是，這種對話所缺少的想法是，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)絡一樣好。

  前傳發(fā)展：網(wǎng)絡運營商真的準備好迎接25G了嗎?

  正如CIR指出的那樣，“(運營商)對前傳的興趣日益增長......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?shù)膰H移動通信2020(IMT-2020)標準。該標準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)絡對5G服務提供商來說意味著“巨額成本”。在許多情況下，網(wǎng)絡運營商可能希望使用10G收發(fā)器，因為它們的成本較低，直到對5G服務的需求使得25G數(shù)據(jù)速率成為必需。但是，轉換的時機即將到來– Frost & Sullivan發(fā)現(xiàn)，全球5G測試設備市場將以11.5%的復合年增長率增長，到2024年將達到20億美元的總價值。對于網(wǎng)絡運營商來說，目前的關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營支出的同時，逐步提高前傳網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)率。

  雙速率光學器件和可調收發(fā)器：實現(xiàn)成本效益的關鍵

  盡管雙速率光學和可調諧收發(fā)器技術已經(jīng)存在一段時間了，但它們還沒有使5G光網(wǎng)絡設備市場飽和。當然，這是因為5G的前景仍然相當新，網(wǎng)絡運營商仍在接受25G數(shù)據(jù)速率標準的道路上。SDxCentral編輯Matt Kapko表示：“要實現(xiàn)5G部署并且用戶體驗達到[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進行連接，完全轉向5G的公司將是極少數(shù)，而不是常態(tài)?！坝捎?A href="http://3xchallenge.com/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)絡運營商仍依賴現(xiàn)有4G前傳網(wǎng)絡中普遍使用的10G SFP + CPRI光學器件。

  但是，5G前傳的時代正在改變。根據(jù)P&S Intelligence的預測，從2020年至2030年，5G收發(fā)器市場將以30.4%的速度增長。隨著個人購買更多的移動設備并越來越多地利用數(shù)據(jù)密集型應用，他們對5G前傳網(wǎng)絡也將提出更高的要求。隨著T-Mobile之外的網(wǎng)絡運營商開始部署自己的獨立5G網(wǎng)絡，高帶寬、超低延遲相關應用的用戶消耗將推動向25G模塊的升級。畢竟，根據(jù)ITU， IMT-2020 5G標準的網(wǎng)絡粒度從25G到100G不等。基于此，對25G收發(fā)器的需求將隨著時間的推移而增加。向25G光學的轉移還支持5G回傳網(wǎng)絡中的400G收發(fā)器應用。正如大家多看到的，25G收發(fā)器支持運營商所需的整體網(wǎng)絡升級，從而完全實現(xiàn)5G承諾。

  遷移到25G給使用10G光學器件的運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)絡設備，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)絡運營商節(jié)省了大量資金。根據(jù)當前的前傳需求，運營商通常必須購買10G或25G收發(fā)器，而雙速率技術可以僅需一種類型的光學器件，這也意味著運營商可以用更少的錢建立備用設備的庫存。隨著25G逐漸成為5G前傳網(wǎng)絡的規(guī)范，雙速率技術將使網(wǎng)絡運營商的必要升級變得更簡單，更具成本效益。

  同樣，可調收發(fā)器可以進一步降低5G的成本曲線?？烧{諧收發(fā)器可以進行現(xiàn)場波長調整，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，需要進行多次備份，以減少由于設備問題或需要轉移到不同波長而導致的網(wǎng)絡停機風險?？烧{諧光學器件使成本最小化，靈活性最大化。從5G的角度來看，它們讓網(wǎng)絡運營商可以輕松、幾乎即時地訪問任何C波段通道，而這些通道正迅速成為新蜂窩網(wǎng)絡標準的核心。加上調諧軟件和專用調諧盒，可調諧收發(fā)器消除了網(wǎng)絡運營商購買多個固定通道光學器件及其備件的需求。

  結論

  在推動5G部署的過程中，網(wǎng)絡運營商需要從光學設備的角度得到一切可能的幫助。前傳網(wǎng)絡對于支持重要小蜂窩的可靠運行至關重要。盡管IMT-2020標準促進了將25G eCPRI用作前傳協(xié)議，但并不是所有的網(wǎng)絡運營商，尤其是那些利用現(xiàn)有4G LTE基礎架構進行5G部署的網(wǎng)絡運營商，都準備好實施此協(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)絡運營商能夠快速且不浪費資金地實施5G架構。 反過來，這將有助于加速5G的普及，使最終用戶，包括消費者和企業(yè)，都可以從5G所提供的所有服務中受益。

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