我国移动通信网络目前处于4G向5G演进的过程中。5G的三大应用场景对网络的需求差异较大。eMBB主要面向超高清视频、VR/AR、高速移动上网等大流量移动应用,用户体验速率为100Mbit/s。单用户接入速率相比4G网络增长了十倍,对承载网提出了超大带宽需求。uRLLC主要面向工业控制、自动驾驶等应用,要求超低时延和高可靠性能力。mMTC主要面向行业基于传感器的数据采集和远程控制,特点是低成本、低能耗、小数据量、海量连接。  为实现不同应用场景的要求,5G网络架构做了很大的调整。4G基站分为BBU、RRU两级结构,而5G基站的射频信号处理单元RRU与天线阵列合为AAU,BBU功能则重构为CU和DU。CU和DU可以合设,也可以分开根据场景和需求灵活部署。CU、DU合设时,5G无线承载分为前传和回传,分设则分为前传、中传、回传三级结构。随着5G大规模商用,CU、DU分离的云化RAN部署将成为主流,CU集中云化部署在汇聚机房,DU在接入/汇聚机房。5G核心网方面,控制面功能CPF和用户面功能UPF分离,统一的CPF部署在核心DC,分布式的UPF可部署在核心DC、本地DC或边缘DC。  由于应用场景的性能要求不同,以及网络架构的变化,对于5G承载网而言,在带宽、时延、灵活性、网络切片能力等方面存在以下要求:  一、大带宽需求。5G基站单站下行峰值约4.7Gbps,均值约2Gbps,接入层需支持50/100GE,汇聚层需支持100/200GE,核心层需支持200/400GE。  二、低时延。不同业务对时延要求不同,eMBB业务要求终端至基站CU的时延在4ms内,而uRLLC业务则要求0.5ms。为降低时延,除传输设备降低单跳时延,还要依靠边缘计算,在边缘DC部署计算能力,将低时延业务在边缘DC计算,减少转发路径带来的传输时延。  三、切片需求。为满足5G特定的用户和业务需求,传输网需提供支持硬隔离和软隔离的层次化网络切片方案,满足不同业务的网络切片需求。对于大带宽、时延不敏感的eMBB业务,传输网可提供基于L2/L3逻辑隔离的软切片,而对于uRLLC业务,传输网可提供基于TDM隔离的L1层硬切片。目前主流的传输网硬切片技术为FlexE技术。  四、灵活连接要求。4G基站至核心网的S1-C、S1-U连接通常部署位置相同。5G核心网资源云化部署下沉至本地DC或边缘DC,因此基站至核心网的N2、N3连接位置通常存在差异。5G不同层面网元之间的连接增多,5G流量流向的多元化和不确定性要求承载网提供灵活的连接能力和路由能力。  从市场容量上看,在4G网络建设的资本开支中,传输设备的投入约25%,预计在5G资本开支中也能达到25%左右。按5G资本开支1.6万亿元计算,5G传输设备市场规模约为4000亿元。目前独立组网SA的5G核心网设备尚未成熟,影响了传输网的需求,5G传输网的建设尚未大规模启动。预计随着技术的成熟,5G传输网的投入将是运营商5G资本开支的重要组成部分,相关上市公司将充分受益。

6月6日,工业和信息化部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照。未来五年5G网络(第五代移动通信技术)将会成为信息通信领域的热点快速发展,承载网的先行建设与升级推动电信网光器件需求将会持续增加,同时云计算时代下数据中心网络需求爆发式增长,国内
BAT为首的互联网企业进入IDC需求扩张期,25G光模块、100G光模块等高速光模块需求迅速增长。

一、什么是5G网络

5G是第五代移动通信网络的简称。5G移动网提供增强型移动宽带、超可靠低时延通信、大
规 模 机 器 类 通信三大类业务,不同业务性能差异较大:eMBB
业务面向传统移动通信,带宽大;uRLLC
业务面向工业自动化等实时性控制类应用,时延低、可靠性高;mMTC
面向物联网应用,连接多、流量小。

5G 无线接入网重新划分为有源天线单元、分布单元、集中单元部分,核心网由
3G/4G
时代集中部署逐步向云化、分布式部署转变,不同业务核心网下沉到不同位置,满足业务低时延的要求,提升用户体验。

1.大带宽

基站带宽取决于无线频谱带宽、频谱效率、天线数等参数配置,64 TR 100 M
带宽的基站,峰值带宽可以达到 6 Gbit/s,均值带宽 3
Gbit/s,按照国际电信联盟定义:5G 基站最大峰值带宽可达 20
Gbit/s。实际情况下,基站速率难以达到最大峰值速率。另外,考虑成本、功率等因素,
5G 基站类型会多种共存,基站带宽从 1~20 Gbit/s 均会存在。

5G 基站分为高频基站和低频基站:5G 低频基站用于广覆盖,在初期,5G
低频基站和 4G 基站会同址部署,在成熟期,5G 低频基站密度与 4G
基站相当;5G 高频基站主要用于补热,初期规模不大,但是有一些需要 25 GE
接口接入。

2.低时延

5G 不同业务的时延差异化较大,第 3 代合作伙伴计划TR 38.913 定义 eMBB
端到端时延是 10 ms,uRLLC 是 1 ms,其中 eMBB的空口时延 4 ms,uRLLC
的空口时延0.5 ms;但是,对于不同的 uRLLC 业务,3GPP TS 22.261 V16.0.0
给出不同的时延定义,如下表:

图片 1

3.流量 Mesh 化

5G CU 与 DU 部署灵活、可分可合,分设的 CU 和 DU
之间具有多对一、一对多的特点,存在双归和冗余要求。根据
eMBB、uRLLC、mMTC3
类业务分步引入,核心网从集中式部署逐步过渡到分布式部署。CU
和核心网之间存在着多对多的关系,核心网之间存在流量交互的情况,5G
时代业务流量 Mesh 化趋势较为明显,如下图:

图片 2

4.网络切片

一代移动通信网、IMT 2020、第 3 代合作伙伴均提出了 5G
网络基于软件定义网络/网络功能虚拟化的网络切片架构,网络切片可以为未来网络创新、快速部署业务提供基础。同时,网络切片服务可提供管理隔离、资源隔离、计算隔离、转发隔离、控制隔离等特色服务,不同资源的隔离灵活配置,以满足不同类型的业务安全性、可靠性、关键绩效指标等方面差异化的要求,保障业务安全和服务质量

5.NSA 向 SA 逐步演进

5G 建网模式分为独立部署模式和非独立部署模式:SA 模式下,新建无线、核心
5G 网络,4G 网络和 5G
网络两张网独立运行;NSA是一种逐步演进的网络技术方案,通过 4G
既有的资源,仅在 4G 网络上增强,以局部扩容的方式为 5G 提供服务,并随着
5G 业务的不断成熟逐步演进到 5G。

5G承载网络在用户网络侧接口,采用 10 GE、25 GE 接口接入基站,网络侧会引入
25 GE、50 GE、100 GE 互联技术,城域未来则会向 200 GE、400 GE
链路演进,5G网络建设将少不了具备集成化、小型化、高速率、长距离、低成本、低功耗等特点的光模块,即SFP28与QSFP28会需求将迅速上升。

图片 3

二、SFP28、QSFP28光模块发展趋势

推动光模块速率升级的因素主要来自几个方面:一方面,“宽带中国”战略要求实现百兆光纤入户,从接入层提升了光接口压力,由下至上各级光接口逐级承压,推动了对高速率光模块需求;随着5G的部署,运营商需要部署更宽的带宽实现大流量数据的应用,如远程医疗、VR、4K视频等,因此移动网络各层面必须拥有更高的速率,这也推动了SFP28
25G光模块/ QSFP28 100G光模块的应用。

图片 4

QSFP28 100G光模块

除了运营商网络对光模块需求巨大,云计算数据中心的加速建设提出了对25G光模块/100G光模块的需求。《Cisco全球云计算指数白皮书》报告中预测,到2020年,99%的互联网流量与数据中心相关,而数据中心内部的网络流量占到了高达70%的比例。从流量模型来看,传统数据中心以南北向(客户机与服务器之间的交互)为主,而云数据中心则以东西向(内部服务器之间交换)为主。技术角度,数据中心内部网络通过引入“Leaf-Spine”网络架构,提升数据中心内部的数据传输速率。目前,25G光模块/100G光模块在数据中心实现规模商用,未来有望成为主流应用模式。市场角度,美国Top5互联网服务商资本开支总和约为420亿美金,与中国运营商市场资本开支体量接近。因此,全球数据中心网络新建及改造带来的100G光模块需求将规模放量,高速光模块市场将保持高景气。根据Light
Counting预测,到2019年数据中心光模块销量将超过5000万只,市场规模有望在2021年达到49亿美元。

总的来说:

在4G网络时代,光模块受益于运营商光网络升级、云计算数据中心需求爆发及数据中心全光化需求增长态势显著,尤其是10G光模块,而在5G网络时代,25G光模块和100G光模块将会因为应用需求持续增长。

本文来源:网络收集

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