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光模块是5G网络中实现光电相互转换的基础单元，广泛应用于无线及传输设备，是5G建设的重要部分。5G大规模建设的资金压力导致成本敏感，而光模块成本在5G前传部分设备中的占比高达50%以上。业界纷纷开展5G光模块的低成本方案研究，取得了长足进展，涌现出多种解决方案。
5G前传都要求至少12个波长通道，因此三大运营商的方案，都以实现12波为目的。基于建设成本、功能实现等多方面的综合考虑，在实践中选择半有源型场景已经成为业内共识。而在半有源方案中根据实现波长的不同，也存在4种方案。
- CWDM：参考ITU-T G.694.2，通道间隔为20 nm，支持18个波长；
- DWDM：参考ITU-T G.698.4(原G.metro)，通道间隔为100GHz和50GHz，支持40/80个波长；
- LWDM：参考IEEE 802.3，通道间隔为800 GHz，扩展后支持12个波长；
- MWDM：基于CWDM的波长进行左右偏移，采用非均匀的波长间隔，支持12个波长。
基于高带宽应用场景, 以及中国移动2.6 GHz频谱160 MHz带宽和中国联通、中国电信共建共享方案200MHz频谱带宽的需求，在前传解决方案中单个基站需要12个波长。基于这些新的应用需求，对4种WDM技术方案进行分析。
25Gbit/s CWDM方案 CWDM有18个波长选择，但是中间的6波由于早期光纤存在水峰效应，产业链供给相对空白。25Gbit/s CWDM方案中的前6波（1270nm-1370nm）可采用无制冷DML激光器和PIN探测器的低成本配置，并且具有成熟的产业链支持，具有非常大的优势，可以很好地满足6波基站需求。
不过，在面临12波应用需求时，CWDM方案的后6波（1470nm-1570nm）色散代价较大，需要采用EML激光器或APD探测器来保证相同的链路功率预算；因此，在面临12波的应用需求时，该方案在成本控制上有较大难度，或者部分波长没有成熟的产业链支持。
25Gbit/s DWDM方案 25Gbit/s DWDM方案包括两种不同的实现手段：一是采用波长可调谐光模块，该方案具有端口无关、波长自适应等优点，波长可调谐范围包括6波、12波、20波和40波等，一款光模块可以满足所有应用场景的需求，但可调谐光模块的高成本成为其推广、应用于5G前传的瓶颈。业界现在也在积极开发低成本的窄带可调光模块，目前相关产品还处于验证阶段。
二是采用固定波长光模块，该方案可以支持48波/96波，但整体运行维护更加复杂。DWDM波长处于色散代价较高的区域，激光器仅能使用EML激光器方案，成本较高。其低成本的窄带可调方案仍处于验证阶段，无法在短时间内推向市场。
25Gbit/s LWDM方案 25Gbit/s LWDM方案中的波长色散代价很小，采用PIN探测器接收就能很好地解决10km甚至15km的传输，但是目前LWDM方案仅有8个波长较为成熟。中国联通、中国电信共建共享5G基站，共站频谱带宽达到200MHz，需要12波的解决方案，为此业内推出过多种方案，例如LWDM+CWDM混合、LWDM等距扩展配置等，最终选择按照800GHz通道间隔上下扩展实现。
虽然在工温应用中，需要TEC控温来实现波长稳定，但此配置的8个波长激光器的产业链成熟。4个新扩展波长激光器，有一个借用25Gbit/s CWDM 1291nm，其余3个可在原有LWDM波长基础上扩展得到，因此在芯片技术方面不会有太多问题。但也需要产业链上游重新设计芯片，也存在规模化与成本之间的博弈。目前，中国电信正在组织产业链上下游进行LWDM的研讨和开发，初步预计将在2020年下半年完成在网的测试验证。
25Gbit/s MWDM方案 MWDM是中等波分复用。这是中国移动的最爱，随着它的半有源前传方案（也称Open WDM）一起提出的。
25Gbit/s MWDM方案在CWDM方案的前6波成熟产品的基础上，通过将这6波分别向左或右平移波长，从原有的6波扩展成12波。MWDM方案可以借鉴CWDM方案中DML激光器的成熟设计经验及工艺控制手段，激光器芯片的设计和制造难度不大，但是芯片重新设计的成本需要时间与规模化的应用来降低，器件设计也需要增加TEC温控来控制波长漂移，这是MWDM方案必须面对的问题。目前，中国移动正在组织产业链上下游进行MWDM技术方案及器件的研讨和开发。
这种方案既重用了CWDM的产业链，也能够满足中国移动自己的10km前传距离需求，同时也节约了大量的光纤资源，可谓一举多得。
不同的xWDM技术各有优缺点，当前主要的技术方向是6通道采用6波长CWDM配置;12通道采用12波长MWDM/LWDM配置；DWDM波长可调谐方案因为具有端口无关、波长自适应特性等其他方案无法取代的优点，所以后续如果低成本可调谐激光器技术成熟，DWDM方案也将是比较合适的选择。
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发表于 2020-8-14 16:07:09
