5G時(shí)代光網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)

高超

5G的競(jìng)爭(zhēng)正演變?yōu)橐粓?chǎng)光纖基礎(chǔ)設(shè)施的競(jìng)爭(zhēng)。

日前在2018中國(guó)光網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)暨中國(guó)FTTH論壇上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信科技委主任韋樂(lè)平表示，電信網(wǎng)全程6900公里的端到端假設(shè)參考數(shù)字通道（HRP）的99.9%依靠光纖傳輸，而5G可達(dá)99.99%，顯然移動(dòng)網(wǎng)，尤其是5G的發(fā)展將更加依賴(lài)光網(wǎng)絡(luò)的支撐。

因此，在5G網(wǎng)絡(luò)正式商用之前，運(yùn)營(yíng)商都在積極部署和擴(kuò)容新一代光纖網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)椤肮饩W(wǎng)絡(luò)的巨大可用頻譜、超大容量、超高速率是5G網(wǎng)絡(luò)的最理想承載技術(shù)。”韋樂(lè)平指出。

據(jù)了解，中國(guó)電信的光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)已經(jīng)邁入2.0時(shí)代。主要標(biāo)志為，其傳輸鏈路已實(shí)現(xiàn)光纖化，正向400Gbps演進(jìn)；接入網(wǎng)饋線(xiàn)段基本實(shí)現(xiàn)光化，正在推進(jìn)配線(xiàn)段和引入線(xiàn)光化；傳輸節(jié)點(diǎn)引入光交換，特別是中國(guó)電信骨干網(wǎng)長(zhǎng)江中下游已全面部署ROADM，形成區(qū)域全光網(wǎng)，開(kāi)啟了從電節(jié)點(diǎn)向全光節(jié)點(diǎn)，從點(diǎn)到點(diǎn)鏈路再到光層網(wǎng)狀動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的戰(zhàn)略升級(jí)。

中國(guó)聯(lián)通亦沒(méi)有落后正在建設(shè)超高速超大帶寬超長(zhǎng)距離的靈動(dòng)骨干網(wǎng)。中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究部主任王光全表示，中國(guó)聯(lián)通400WDM骨干網(wǎng)已商用部署，G.654.E光纖正式商用采購(gòu)部署，環(huán)京津冀ROADM區(qū)域組網(wǎng)正在部署更多節(jié)點(diǎn)，并且建設(shè)OTN精品網(wǎng)，承載金融等高價(jià)值客戶(hù)。

而中國(guó)移動(dòng)也在進(jìn)行全光網(wǎng)的部署，每年超大規(guī)模的光纖光纜集采就是最好的證明。

三大運(yùn)營(yíng)商的全光網(wǎng)建設(shè)推動(dòng)了光纖光纜需求量的持續(xù)上漲，同時(shí)也對(duì)光網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。

光纖基礎(chǔ)設(shè)施面臨挑戰(zhàn)

5G的高速率、高頻段對(duì)光纖網(wǎng)的容量和光纖連接密度要求很高，而且某些業(yè)務(wù)要求很低的時(shí)延。同時(shí)，5G光纖網(wǎng)除了連接外，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、功能分布、拓?fù)?、設(shè)備形態(tài)乃至傳輸媒質(zhì)都將發(fā)生重要變化，這意味著5G時(shí)代，光纖基礎(chǔ)設(shè)施面臨著諸多挑戰(zhàn)。

韋樂(lè)平指出，挑戰(zhàn)體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面，5G標(biāo)準(zhǔn)引入了全新的云化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和新的接口，要求基礎(chǔ)光纖網(wǎng)絡(luò)以1/10的4G時(shí)延支持十倍的4G速率，壓力巨大。另一方面，5G為了保持網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)可行性，要求光纖網(wǎng)絡(luò)從架構(gòu)到技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，從而能控制日益增長(zhǎng)的基礎(chǔ)光纖基礎(chǔ)設(shè)施成本。

顯然，能最大限度控制成本增長(zhǎng)的方法就是充分利用已有FTTH的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，包括機(jī)房機(jī)柜、管道管孔、桿路、ODN、光纜、光纖等等，實(shí)現(xiàn)固移基礎(chǔ)資源的共享。

運(yùn)營(yíng)商推動(dòng)固移基礎(chǔ)資源共享有四個(gè)優(yōu)勢(shì)。

一是節(jié)省投資，加快工程進(jìn)度。韋樂(lè)平認(rèn)為，在城市地區(qū)，未來(lái)5G會(huì)同時(shí)采用厘米波和毫米波，每平方公里覆蓋的物理基站密度會(huì)多幾倍，覆蓋的光纖連接數(shù)可能達(dá)幾十上百，而固網(wǎng)FTTH覆蓋用戶(hù)達(dá)幾千，光纖連接數(shù)達(dá)幾千乃至上萬(wàn)。可見(jiàn)，F(xiàn)TTH的光纖連接密度至少是5G的10倍，現(xiàn)有FTTH光纖設(shè)施完全有能力容納5G，而且據(jù)測(cè)算，采用固移共享可為運(yùn)營(yíng)商節(jié)約多至50%的投資。

二是擴(kuò)展性好。隨著5G用戶(hù)數(shù)的增加、新業(yè)務(wù)的應(yīng)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(xù)增長(zhǎng)，而基于各類(lèi)PON技術(shù)的FTTH具有很好的長(zhǎng)期演進(jìn)和升級(jí)能力，可以在同樣的光纖基礎(chǔ)設(shè)施上提供至少幾十倍的容量擴(kuò)展空間。

三是服務(wù)質(zhì)量好。韋樂(lè)平表示，F(xiàn)TTH具備高質(zhì)量QoS能力，能很好支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和視頻三重業(yè)務(wù)，完全可以支持5G業(yè)務(wù)。

四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高，而PON具有適配的架構(gòu)特性和有效的可調(diào)同步算法。

光通信誕生四大贏家

盡管面臨一系列挑戰(zhàn)，但是不可否認(rèn)全光網(wǎng)是5G最理想的基礎(chǔ)，因而隨著5G時(shí)代的到來(lái)，光通信迎來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇，誕生四個(gè)贏家。

第一受益者是光纖。據(jù)預(yù)測(cè)，按現(xiàn)有3.5GHz頻段考慮，由于頻段高、覆蓋差，該頻段比1.8GHz頻段差14dB，其基站數(shù)可能是后者的兩倍，倘若將毫米波應(yīng)用考慮在內(nèi)，基站數(shù)還會(huì)大幅增加，這意味著假如按照5G基站光纖用量是4G的兩倍來(lái)計(jì)算，那么5G基站建設(shè)用光纖將至少有幾億芯公里的空間。值得注意的是，韋樂(lè)平還指出，適用前傳的單多模通用光纖也將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。

第二受益者是光模塊。據(jù)預(yù)測(cè)，假設(shè)3.5GHz的5G基站數(shù)是1.8GHz的4G基站數(shù)的兩倍，基站按三扇區(qū)考慮，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)按照大集中、小集中和不集中考慮，整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來(lái)數(shù)千萬(wàn)量級(jí)的25/50Gbps高速光模塊用量。如果進(jìn)一步考慮我國(guó)數(shù)據(jù)中心的巨大發(fā)展空間，則高速光模塊用量的增長(zhǎng)空間更加可觀。

第三個(gè)受益者是高速光接入網(wǎng)系統(tǒng)。韋樂(lè)平指出，5G新架構(gòu)使回傳/前傳容量擴(kuò)大幾十倍，達(dá)數(shù)十上百Gbps量級(jí)，需引入基于25/50Gbps的無(wú)源WDM、有源WDMOTN/M-OTN、SPN、WDMPON，對(duì)可調(diào)激光器、高速光模塊和WDM需求巨大。不僅如此，eCPRI系統(tǒng)將成為主導(dǎo)的底層接口技術(shù)；而且還將引入FlexE接口支持網(wǎng)絡(luò)切片；EVPN和SR簡(jiǎn)化控制協(xié)議，以增強(qiáng)靈活調(diào)度能力；引入SDN架構(gòu)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)自動(dòng)發(fā)放和靈活調(diào)整。

第四個(gè)受益者將是FTTH。在5G商用臨近之際，許多業(yè)內(nèi)人士開(kāi)始質(zhì)疑5G會(huì)不會(huì)取代FTTH，但是在工信部通信科技委專(zhuān)職常委毛謙看來(lái)，5G不會(huì)取代FTTH，反而還會(huì)給后者帶來(lái)更大的發(fā)展機(jī)遇。他認(rèn)為，5G所使用頻譜較高，穿墻能力較弱，甚至毫米波信號(hào)不能穿透外墻，無(wú)法到達(dá)家庭內(nèi)部。因此，部署能到達(dá)家庭內(nèi)部ONT的FTTH網(wǎng)絡(luò)，以WiFi提供與家庭中設(shè)備的最終連接很可能繼續(xù)占主導(dǎo)地位。

此外，5G也將推動(dòng)城域網(wǎng)和骨干網(wǎng)的容量升級(jí)需求。據(jù)預(yù)測(cè)，在城域網(wǎng)中，5G流量將逐漸趨近固網(wǎng)流量；在骨干網(wǎng)中，5G的流量占比也將大幅提升。而光網(wǎng)和IP網(wǎng)也需要大幅擴(kuò)容升級(jí)，這意味著全光網(wǎng)2.0也迎來(lái)了發(fā)展新機(jī)遇。