隨着5G規模化商用部署節奏加速，國內運營商新建5G基站數量年內預計將達到60萬量級，如何選擇合適的前傳技術以滿足5G多業務差異化應用需求至關重要，基於波分複用（WDM）的前傳技術方案成為業界關注的焦點。
本文在介紹5G前傳關鍵需求的基礎上，重點圍繞5G前傳WDM技術方案典型類型、產業化發展現狀、國際國內標準化工作進展、未來發展態勢等進行了分析，最後提出了相關發展建議。
5G前傳呈現多維需求，25Gbit/s成為典型承載速率
5GRAN（無線接入網）的整體部署方案與4G網絡趨同，主要基於DRAN（分佈式無線接入網）和CRAN（集中式無線接入網）兩種典型方式，但基站功能單元的構成相對4G發生較顯著變化，綜合應用需求及技術特性等將基站的功能單元重新進行了劃分。考慮業務提供能力、信號處理效率、資源協同共享和RAN雲化應用等因素，5G基站主要分為CU（集中單元）、DU（分佈單元）、AAU（有源天線單元）等功能單元，其中AAU和DU之間、DU和CU之間以及CU和核心網之間信息傳輸分別由前傳網絡、中傳網絡和回傳網絡承擔，目前中回傳網絡方案已經確定，而AAU和DU（或DU CU合設）之間採用何種前傳方案近兩年引發業界重點關注。
相對4G基站，面對特定應用場景，5G業務的接入速率、傳輸時延、時間同步精度等關鍵性能參數要求提升一個量級以上，作為5G承載網絡的前端，前傳網絡的接口速率與傳輸容量、時延處理、時間同步傳遞特性等變得尤為關鍵。另外，考慮到基站實際部署條件、5G前傳網絡應用部署規模等，5G前傳方案選擇還要兼顧接入光纖資源限制、網絡運維監測能力、低成本部署等多維需求。
目前典型的前傳可選方案包括光纖直驅（單纖單向或單纖雙向）、WDM(含無源WDM方案、半有源WDM方案、有源WDM方案)及其他有源傳輸技術等。考慮5G商用初期業務量、有源前傳技術成熟程度、建網時效性等多種因素影響，預計5G部署的初期以光纖直驅和無源WDM兩種方案為主，同時根據技術成熟度啓動有源WDM方案的逐步應用，後續隨着5G網絡部署規模擴大，尤其是CRAN小集中和大集中部署模式的逐步規模應用，基於半有源WDM的前傳方案佔比將顯著提升。
另外，綜合考慮5G業務可用頻譜帶寬顯著增加、基站處理功能重新分割等因素，面向5G的前傳典型接口速率發生了變化，原有4G基站BBU（基帶處理單元）和RRU（遠端射頻單元）之間基於10Gbit/s速率的CPRI（通用公共無線接口）接口已無法全部滿足5G基站DU和AAU之間的前傳需求，25Gbit/s已成為5G前傳eCPRI(演進型CPRI)接口的典型速率。
多種WDM前傳方案並存，產業化能力加速同步推進
面對大容量、低時延、光纖資源短缺等傳輸應用需求，基於WDM的5G前傳方案出現了CWDM（粗波分複用）、DWDM（密集波分複用）、LWDM（基於以太網通道的波分複用）、MWDM（中等波分複用）等多種並存技術方案（可統稱為xWDM方案），如果結合無源、半有源和有源等部署模式，基於WDM技術的具體實現方案會更多。
目前這些前傳WDM方案的共性特性主要包括採用25Gbit/s的傳輸速率、優選單纖雙向和半有源工作方式、增加在線維護管理機制、力求低成本等，但在傳輸容量、光模塊及合分波器件中心波長、波長是否可調、管控開銷實現機制等方面依然存在典型差異，同時業界對於這些WDM前傳方案的特性評價存在不同觀點，結合運營商原有建設及運維實際需求，對於前傳有源WDM的部署方案選擇出現非歸一分歧，目前整體上呈現按需並行發展的態勢。
目前國內已有多個傳輸設備廠商同步研製基於多種WDM前傳方案中的一種或多種設備，關鍵的核心光電芯片，譬如基於25Gbit/s速率的激光器、調製器及驅動單元、接收機、跨阻放大器等，國內芯片器件商和部分設備商已初具商用產品的自研製備能力。
考慮到5G部署應用需求的緊迫性，為了加速推進相應WDM前傳方案成熟並協同發展，近兩年IMT-2020(5G)推進組的5G承載工作組協同研究機構、運營商、設備商、模塊器件芯片商等積極開展5G前傳整體方案的研究以及關鍵光模塊評測工作。另外，三大運營商圍繞各自側重關注的前傳WDM方案已開展或近期準備開展5G前傳設備樣機的測試驗證工作——中國移動、中國電信、中國聯通分別聚焦MWDM技術方案、LWDM技術方案、基於波長可調的DWDM技術方案等持續開展半有源WDM關鍵參數規範和測試評估工作。
考慮到5G網絡建設的緊迫性，初期選擇基於無源CWDM作為主要候選方案之一開展5G前傳部署已獲得運營商共識，基於25Gbit/s或25Gbit/s和10Gbit/s速率並存的無源CWDM方案已在今年的部分運營商集團總部及多個運營商省公司的5G建設集採招標中明確採用，基於半有源的xWDM方案有望加速推進，以便儘快實現產業化規模部署應用。
前傳標準化工作逐步啓動，聚焦共性協同發展至關重要
5G前傳的國際國內標準化工作主要由ITU-T、CCSA等標準組織負責制定，近兩年已有多個與5G前傳有關的標準立項並已開展研究工作，三大運營商近期也各自啓動或初步完成了內部企業標準的制定。
在國際方面，ITU-T的SG15 Q6主要承擔光傳輸物理層的標準化工作，2019年已啓動立項了面向5G前傳應用需求25Gbit/sWDM的標準化工作，主要圍繞G.698.x系列（G.698.1/G.698.2/G.698.4）標準進行增加25Gbit/s速率的修訂，包括基於固定波長（G.698.1/G.698.2）和可調波長（G.698.4）的DWDM方案。另外，考慮到在現有版本的CWDM標準G.695中，25Gbit/s速率接口僅支持2km量級、4個波長通路的短距離互聯，SG15 Q6也啓動了是否面向前傳應用需求開展基於25Gbit/s速率CWDM技術標準的文稿討論，這就涉及到和DWDM方案如何明確區分應用場景的問題。
在國內方面，CCSA TC6 WG12019年也正式立項了面向CWDM、DWDM、LWDM、MWDM的傳輸系統以及前傳WDM系統總體架構標準項目，TC6 WG4也同期立項了4種WDM技術方案對應的光模塊標準項目，目前均在正在加速制定之中，預計到2021年上半年整體制定完成，這將進一步助力5G WDM前傳方案的部署應用。
5G前傳xWDM方案並存發展的態勢預計短期內依然持續，鑑於實際應用需求趨同，實現方案技術機理類似，採用不同中心參數的器件導致產業鏈細分支路過多，這在一定程度上影響前傳產業鏈的規模協調發展。為了儘可能降低多方案並行帶來的潛在影響，建議5G前傳相關業界從部署需求、傳輸性能優化、低建設成本及便捷運維管理、產業鏈良性發展等多方面綜合考慮，加強多方案共性技術協同推動，統一管控模型及OAM(運行管理維護)機制，進一步優化和完善產業發展格局，多方位助力5G網絡快速部署。
（通信世界網）
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