韋樂(lè )平：5G光通信產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰

  ICCSZ訊  (編輯：Vicki)9月4日，訊石第十七屆光纖通訊市場(chǎng)暨技術(shù)專(zhuān)題研討會(huì )在深圳麒麟山莊隆重召開(kāi)，會(huì )上，中國電信科技委主任韋樂(lè )平帶來(lái)了《5G光通信產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰》的演講。韋主任表示，5G面臨的主要的挑戰，主要包括三個(gè)方面，一個(gè)是技術(shù)方面的的挑戰，第二個(gè)挑戰是市場(chǎng)挑戰。第三個(gè)是投資回報的挑戰。5G時(shí)代將會(huì )給小基站、光纖、WDM器件帶來(lái)發(fā)展機遇。

  韋主任首先闡述了CTC傳送網(wǎng)最大鏈路容量的增長(cháng)趨勢。據統計2006-2016年的實(shí)際傳送網(wǎng)最大容量年均增長(cháng)42%。而2016年到2021年的增長(cháng)率仍可達12%。到2021年時(shí)，最大鏈路容量將達74Tb/s。CTC傳送網(wǎng)最大節點(diǎn)容量趨勢2006-2016年實(shí)際傳送網(wǎng)最大節點(diǎn)容量年均增42%，2016-2021年的增長(cháng)率仍可達18%,2021年最大容量達266Tb/s!業(yè)務(wù)的應用需求促使網(wǎng)絡(luò )不斷升級和延伸。

  接著(zhù)，韋主任介紹了我國骨干網(wǎng)的發(fā)展趨勢。骨干網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )架構首先要實(shí)現扁平化，在依托SDN/NFV實(shí)現靈活、開(kāi)放的新架構和端到端的自動(dòng)化運營(yíng)。傳送鏈路由100G成骨干和城域主導;2018年京漢廣容量達35T，400G需求呈現，但距離和價(jià)格欠佳，有待4x100G模塊突破，達到2.5倍的100G價(jià)格。傳輸節點(diǎn)方面，目前獨立的OTN可以有限改進(jìn)子波長(cháng)級中小寬帶顆粒的流量疏導;2018年最大節點(diǎn)容量190T，利用ROADM可望開(kāi)啟光層波長(cháng)級大帶寬顆粒調度，實(shí)現低功耗/低成本;長(cháng)遠需要高維OXC。物理層方面，G.654E超低損光纖成為維系基礎設施穩定，升級400G/1T應用的最佳選擇。

  長(cháng)江中下游6省21個(gè)ROADM節點(diǎn)的骨干區域網(wǎng)，初期承載了324條100Gb/s，光層直達，最長(cháng)業(yè)務(wù)路由1369Km，使用282塊20維WSS Twins。與傳統的組網(wǎng)方法比較，具有節省設備投資，降低成本30-50%，節省能耗和使用空間約50%，以及實(shí)現光層動(dòng)態(tài)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢。使用ROADM骨干網(wǎng)區域組網(wǎng)能使OTU數減少55%，從而使設備投資可節約15%。啟用WSON,可動(dòng)態(tài)恢復路由。故障恢復能力和恢復速度大大提升，業(yè)務(wù)配置效率大幅提升，時(shí)延最低，波長(cháng)一跳直達，適合DC專(zhuān)線(xiàn)、金融大客戶(hù)專(zhuān)線(xiàn)。使用ROADM骨干網(wǎng)區域組網(wǎng)可以提升運營(yíng)的效率。

  前傳是5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵

  為什么說(shuō)前傳是5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵呢?因為5G前傳占接入網(wǎng)的成本的50%。3GPP提出了CU/DU/AAU的三層架構模型 高層功能劃分指CU(集中單元)和DU(分布式單元)間的功能重構，兩者間的功能劃分以是否支持實(shí)時(shí)性?xún)热轂榻?，PDCP層及以上的協(xié)議由CU實(shí)現，PDCP以下的協(xié)議由DU實(shí)現。集中控制CU，便于提供靈活擴展和海量連接的高效處理。此外，不處理實(shí)時(shí)性業(yè)務(wù),適合云化。分布式DU面向空口，處理物理層功能和實(shí)時(shí)性二層功能等低層協(xié)議，節省DU與AAU間傳輸資源CU與DU作為無(wú)線(xiàn)側邏輯功能節點(diǎn)，可以映射到不同設備上，也可以映射為同一物理實(shí)體。

  中近期看，CU/DU合設是更務(wù)實(shí)方案，合設有利于成本控制，降低部署條件的要求;由于少了CU-DU間的中傳時(shí)延，有利于滿(mǎn)足eMBB(低于4ms)與uRLLC(低于1ms)的時(shí)延要求;節省了一個(gè)網(wǎng)元及中傳接口，可以有效降低網(wǎng)絡(luò )規劃與運維的復雜度;合設有利于快速部署，目前廠(chǎng)家均在DU上同時(shí)支持CU的功能，建設周期相比CU/DU分離要短。

  長(cháng)遠看，視業(yè)務(wù)應用需要再逐步向CU/DU/AAU分離的新架構演進(jìn)。面臨通用平臺轉發(fā)能力限制、與現網(wǎng)管理的協(xié)同、移動(dòng)性管理流程等挑戰。

  5G前傳實(shí)現技術(shù)難度大，要求速率高(25Gbps-100Gbps)、時(shí)延低(100微秒) 、同步時(shí)鐘精度高(單節點(diǎn)納秒級)。5G前傳基礎對成本很敏感，RRU/AAU數量巨大，成本占接入承載網(wǎng)約50+%。最靠近用戶(hù)，每個(gè)RRU/AAU服務(wù)的用戶(hù)數最少，其成本只能由很少用戶(hù)來(lái)分攤，成本十分敏感。多天線(xiàn)技術(shù)使前傳帶寬大幅增加，成本雪上加霜。對光纖資源消耗大，傳統1個(gè)基站需6根光纖。對維護效率影響最大，涉及巨大數量RRU/AAU的安裝、開(kāi)通、升級等。5G前傳的技術(shù)方案有四種，分別是光纖直驅?zhuān)瑹o(wú)源WDM彩光，有源WDM彩光以及WDM PON。

  5G面臨的主要挑戰與機遇

  韋主任表示5G面臨的主要的挑戰，主要包括三個(gè)方面，一個(gè)是技術(shù)方面的的挑戰，主要頻段高帶來(lái)的技術(shù)和成本挑戰。第二個(gè)挑戰是市場(chǎng)挑戰。市場(chǎng)挑戰需要考慮什么應用需要5G?物聯(lián)網(wǎng)何時(shí)能擔當收入大任?垂直行業(yè)對5G的積極性和迫切性?第三個(gè)是投資回報的挑戰。我國2008年開(kāi)建3G，2015年開(kāi)建4G，7年后的自由現金流虧損3400億元。4G僅5年就開(kāi)建5G，結果會(huì )如何?頻段高、基站多(1.8G的約2倍)、基站貴(目標4G的2倍)、功耗高(4G的5倍)、引領(lǐng)的代價(jià)，投資大幅增加，什么業(yè)務(wù)能補償投資增加?

  小基站在5G應用場(chǎng)景下解決了室內覆蓋和容量的問(wèn)題。由于5G頻段高，傳輸損耗大，小基站解決解決了室內覆蓋的問(wèn)題。將宏站分裂成小站是最有效的頻率重用擴容方式。1帶(2-10)可擴容2-10倍。5G的應用場(chǎng)景要求將給5G小基站帶來(lái)發(fā)展機遇，預計在5G時(shí)代市場(chǎng)將會(huì )有數千萬(wàn)量級的小基站。

  5G時(shí)代對光纖數量需求依然強勁。按現有3.5GHz頻段考慮，鏈路預算比1.8GHz頻段差14dB(9+5dB), 基站數可能是2倍,需要大量光纖互連，至少有幾億芯公里空間。若考慮毫米波應用，則基站數還會(huì )大幅增加。非技術(shù)和非理性的競爭考慮等可能導致超實(shí)際市場(chǎng)預期的巨大光纖需求波動(dòng)。對新型光纖的需求，骨干高容量路由轉向超低損G.654E光纖，4dB增益。

  5G時(shí)代對高速光模塊來(lái)說(shuō)也是巨大的機遇。假設3.5GHz的5G基站數是1.8GHz的4G基站的2倍，基站按三扇區考慮，預計整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò )會(huì )帶來(lái)數千萬(wàn)量級的25/50/100Gbps高速光模塊用量。進(jìn)一步考慮我國數據中心的巨大發(fā)展空間(美國占IDC數45%，我國寬帶用戶(hù)是美國3倍，但才占8%)，則高速光模塊的發(fā)展空間更加可觀(guān)。5G將帶動(dòng)WDM器件的發(fā)展。

  最后韋主任表示，5G已成為國家博弈、拉動(dòng)投資、引領(lǐng)科技創(chuàng )新、實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級、促進(jìn)經(jīng)濟繁榮、發(fā)展新經(jīng)濟的基礎性平臺，政府寄予極高期望。制造業(yè)包括系統設備、元器件供應商等希望借助5G實(shí)現產(chǎn)業(yè)升級換代、爭搶市場(chǎng)機遇、維系發(fā)展和轉型。工程設計、集成、施工、運維，軟件和IT廠(chǎng)家試圖重塑市場(chǎng)格局;運營(yíng)商出于增長(cháng)、轉型和競爭考慮等都將驅動(dòng)5G的發(fā)展。