韋樂(lè )平：面向5G的光通信產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰

  ICCSZ訊  （編輯：Vicki）6月13日，中國中國光網(wǎng)絡(luò )研討會(huì )在京隆重召開(kāi)，在會(huì )上，中國電信科技委主任韋樂(lè )平詳解了5G時(shí)代光通信面臨的挑戰，5G的4種前傳方案以及在5G時(shí)代背景下光通信產(chǎn)業(yè)面臨的機遇。他表示，5G時(shí)代所面臨的挑戰是光纖基礎設施的挑戰，5G的競爭是一場(chǎng)光纖基礎設施的競爭。光纖、光模塊，高速光接入網(wǎng)系統將成為5G時(shí)代的三大受益者。

  5G時(shí)代光纖基礎設施的挑戰

  韋樂(lè )平主任從兩方面闡述了5G時(shí)代光纖基礎設施的挑戰。一方面是5G標準引入了全新的云化網(wǎng)絡(luò )架構和新的接口，要求基礎光纖網(wǎng)以十分之一的4G時(shí)延支持十倍的4G速率，壓力巨大。另一方面5G是為了保持網(wǎng)絡(luò )的經(jīng)濟可行性，要求光纖網(wǎng)從架構到技術(shù)實(shí)現創(chuàng )新，從而控制日益增長(cháng)的光纖基礎網(wǎng)絡(luò )設施成本。顯然能最大限度的控制成本增長(cháng)的方法就是充分利用已有的FTTH的光纖基礎設施，包括機房機柜，管道管孔，桿路，ODN，光纜，光纖等等。實(shí)現固移基礎資源的共享，光纖基礎設施資源成為5G差異化競爭的主要點(diǎn)。

  韋主任表示，固移基礎設施共享的優(yōu)勢在于節省投資和加快工程進(jìn)度，在城市地區未來(lái)5G會(huì )同時(shí)采用厘米波和毫米波，每平方公里覆蓋物理基站密度會(huì )多幾倍。例如3.5GHz頻段相對于1.8GHz頻段它的衰減大了14dB，14dB就是30倍，信號弱了30倍，所以基站覆蓋范圍肯定是越來(lái)越小，基站密度肯定會(huì )多幾倍。毫米波可能會(huì )多十倍，覆蓋的光纖連接數可能達到幾十上百。固網(wǎng)FTTH的覆蓋用戶(hù)達幾千，光纖連接數可以達幾千甚至是上萬(wàn)，這些數據是中國電信在國內的幾個(gè)城市做調查而得出的。FTTH的光纖連接數量至少是5G的10倍。所以說(shuō)現有光纖基礎設施有能力容納5G。為5G無(wú)線(xiàn)基站建設專(zhuān)用的光纖將付出巨大的投資和時(shí)間成本。利用共享資源可節約多達50%的投資。

  第二個(gè)優(yōu)勢是擴展性好。隨著(zhù)5G用戶(hù)數的增加，新業(yè)務(wù)的應用和消耗流量的增加，5G無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的容量需求會(huì )持續增長(cháng)，而基于各類(lèi)PON技術(shù)的FTTH具有很好的長(cháng)期演進(jìn)和升級的能力，可以在同樣的光纖基礎設施上提供至少幾十倍的容量擴展空間。在一個(gè)是服務(wù)質(zhì)量好。FTTH具備高質(zhì)量QoS能力，能很好支持語(yǔ)音、數據和視頻三重業(yè)務(wù)，完全可以支持5G業(yè)務(wù)。

  最后一個(gè)優(yōu)勢是同步部署方便高效。5G必須支持基于分組和基于物理層同步，實(shí)際網(wǎng)絡(luò )往往沒(méi)有外部時(shí)鐘可接入或接入成本很高。而PON具有適配的架構特性和有效的可調同步算法。

  5G前傳的技術(shù)的方案

  會(huì )上韋主任介紹了5G前傳的技術(shù)的方案。他表示，5G前傳的技術(shù)的方案有很多。從中國電信的角度來(lái)看，起碼有4種?？紤]別的運營(yíng)商可能會(huì )有更多。第一個(gè)是光纖直驅?zhuān)摲桨甘屈c(diǎn)對點(diǎn)結構，具有簡(jiǎn)單低延時(shí)，部署快的優(yōu)點(diǎn)，但是消耗的光纖多，管理功能弱，適合光纖豐富的地區。第二個(gè)是無(wú)源WDM彩光。該方案是點(diǎn)對點(diǎn)拓補結構。DU和AAU需配對彩光模塊，具有節省光纖，時(shí)延低，維護簡(jiǎn)單，成本低(省了承載與白光互連模塊)的優(yōu)勢;缺點(diǎn)是管理功能弱，無(wú)保護，增加了器件插損。第三個(gè)是有源WDM彩光(M-OTN)。該方案是點(diǎn)對點(diǎn)拓補結構，半透明與無(wú)源WDM彩光不同在于接入點(diǎn)需要將CPRI/eCPRI做簡(jiǎn)化封裝。此方案的特點(diǎn)是單級復用、靈活的時(shí)隙結構、簡(jiǎn)化的開(kāi)銷(xiāo)等，試圖實(shí)現低成本、低延時(shí)、低功耗目標?？衫^承原OTN特點(diǎn);OAM功能強，天然的硬切片，穩定的低延時(shí)，有利于實(shí)現綜合承載。第四個(gè)是WDM PON。該方案是星形/樹(shù)形結構，全透明，屬于無(wú)源WDM彩光。優(yōu)勢是時(shí)延低，全透明。其次是無(wú)色ONU開(kāi)通和運維簡(jiǎn)單方便，結合星形拓補很適合基站分散，分階段建設模式。最后，有利于固移融合承載。缺點(diǎn)是可調激光器成本較高;ONU需要滿(mǎn)足工業(yè)級溫度要求，以滿(mǎn)足-40度到85度的嚴酷條件;AWG濾波分光與FTTH能力分光網(wǎng)不兼容。

  5G給光通信帶來(lái)的機遇

  韋主任認為，5G基站的大幅增加使光纖成為第一受益者，按現有的3.5GHz頻段考慮，由于頻段高、覆蓋差，比1.8GHz頻段差14dB，基站數可能是2倍。若考慮毫米波應用，則基站數還會(huì )大幅增加，Fiber BB Association的數據顯示，5G的光纖用量是4G的16倍?？紤]我國4G基站的密度已經(jīng)很高，在城域間距200-500米左右，估計5G基站數不會(huì )增加這么多，光纖用量按4G的兩倍估計，至少有幾億芯公里的空間。再加上非技術(shù)和非理性的競爭，可能會(huì )導致實(shí)際市場(chǎng)預期的巨大光纖需求適用于前傳的單多模光纖的需求也會(huì )增長(cháng)。

  光模塊是第二受益者，假設3.5GHz頻段的5G基站數是1.8GHz的4G基站的2倍，基站按三扇區考慮，網(wǎng)絡(luò )架構按照大集中，小集中，不集中考慮的情況下，預計整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò )會(huì )帶來(lái)數千萬(wàn)量級的25/50Gbps高速光模塊用量。在進(jìn)一步考慮我國數據中心的巨大發(fā)展空間，目前美國占IDC數的45%，我國寬帶用戶(hù)是美國的3倍，但是我國才占IDC數的8%。由此可見(jiàn)高速光模塊的發(fā)展空間更加可觀(guān)。

  高速光接入網(wǎng)系統是第三受益者。5G新架構使回傳/前傳容量擴大了幾十倍，達數十上百Gbps量級，需引入基于25/50Gbps的無(wú)源WDM、有源 WDM OTN/M-OTN、SPN、 WDM PON，對可調激光器、高速光模塊和WDM需求巨大，價(jià)格敏感。其次，eCPRI系統將成為主導的底層接口技術(shù);5G新架構需要引入F1exE接口支持網(wǎng)絡(luò )切片;引入EVPN和SR簡(jiǎn)化控制協(xié)議、增強靈活調度能力;引入SDN架構實(shí)現業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放和靈活調整?？梢?jiàn)5G將為高速光接入系統帶來(lái)新機遇。

  最后韋樂(lè )平表示：“5G也將推動(dòng)城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)的容量升級需求。在城域網(wǎng)中，5G的流量將逐漸趨近固網(wǎng)流量;在骨干網(wǎng)中，5G的流量占比也將會(huì )大幅提升;光網(wǎng)和IP網(wǎng)需大幅擴容升級，全光網(wǎng)2.0迎來(lái)新機遇?！?