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太子爷很忙:SFP28与QSFP28光模块在 5G领域的应用

更新时间:2019-06-16 23:24 点击数:

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(eMBB)、超可靠低时延通信(uRLLC)、大 规 模 机 器 类 通信(mMTC)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(RAN)重新划分为有源天线单元(AAU)、分布单元(DU)、集中单元(CU)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(ITU)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(3GPP)TR 38.913 定义 eMBB 端到端(E2E)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:

SFP28与QSFP28光模块在 5G领域的应用

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:

SFP28与QSFP28光模块在 5G领域的应用

4.网络切片

一代移动通信网(NGMN)、IMT 2020、第 3 代合作伙伴(3GPP)均提出了 5G 网络基于软件定义网络(SDN)/网络功能虚拟化(NFV)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(KPI)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(SA)模式和非独立部署(NSA)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(UNI),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。

SFP28与QSFP28光模块在 5G领域的应用


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。


SFP28与QSFP28光模块在 5G领域的应用

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”(叶脊)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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