5G商用在即，你的光纖準(zhǔn)備好了嗎？

高超

5G建設(shè)將帶來巨大的光纖光纜需求，那么在新的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，會需要哪些技術(shù)更加先進(jìn)的新型光纖光纜？

據(jù)了解，5G網(wǎng)絡(luò)主要實現(xiàn)增強(qiáng)型移動寬帶（eMBB）、大規(guī)模機(jī)器通信（mMTC）、高可靠低時延通信（uRLLC）三類典型應(yīng)用場景，因此對承載網(wǎng)提出了很多要求。

為此，工業(yè)和信息化部通信科學(xué)技術(shù)委員會常務(wù)副主任韋樂平指出，首先是速率和帶寬;其次是延時性能，要滿足ms級的端到端業(yè)務(wù)部署，實現(xiàn)架構(gòu)優(yōu)化和扁平化，減少光纜繞轉(zhuǎn)路由，以及引入MEC（移動邊緣計算）和1μs級的超低延時設(shè)備;再次是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)調(diào)整，包括CU/DU分離、核心網(wǎng)云化等;最后是成本挑戰(zhàn)，傳輸成本降速要求是摩爾定律的一半，前傳網(wǎng)絡(luò)容量最大，壓力也最大。

顯而易見，這些要求對5G網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)，更需要大量新型光纖來滿足未來的實際需求。

根據(jù)IMT-2020（5G）推進(jìn)組發(fā)布的《5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)方案白皮書》，5G承載網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu)主要包括城域與省內(nèi)干線兩個層面，其中城域內(nèi)組網(wǎng)則包括接入、匯聚和核心三層架構(gòu)。

5G承載網(wǎng)不同的網(wǎng)絡(luò)階段，對光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男阅芴岢隽瞬煌囊?，因此將會用到高抗彎光纖、多模光纖、小型化和高密度光纜等新型光纖光纜。

不過，需要指出的是，不同運(yùn)營商會根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的特點，靈活調(diào)整5G承載網(wǎng)的建設(shè)方式，其所使用和需求的光纖光纜類型會存在一定的差異。

5G城域接入層需要什么光纖

城域接入層一般分為5G前傳和5G中回傳兩個階段，且每個部分所采用的技術(shù)方案略有不同，對光纖光纜的需求亦有不同。

據(jù)悉，5G前傳主要有D-RAN（分布式無線接入網(wǎng)）和C-RAN（集中式無線接入網(wǎng)）兩種場景，其中C-RAN又可細(xì)分為C-RAN小集中和C-RAN大集中兩種部署模式。D-RAN場景相對簡單，AAU（有源天線單元）和DU（有源天線單元）一般分別部署在塔上和塔下，連接距離一般在150m以內(nèi);C-RAN場景對應(yīng)的拉遠(yuǎn)距離通常在10km以內(nèi)?？紤]成本和維護(hù)便利性等因素，5G前傳將以光纖直連為主，局部光纖資源不足的地區(qū)，可通過設(shè)備承載方案作為補(bǔ)充。

D-RAN組網(wǎng)方式，在5G建設(shè)初期較為常見。因為在這一時期，大部分基站是由4G基站升級而來，而4G基站中仍有很多采用D-RAN組網(wǎng)方式，所以這種方式在基站向5G升級時會繼續(xù)沿用，此時為保證兼容性，其擴(kuò)容所需的光纖與4G基站原有光纖基本保持一致，即G.652.D光纖。這也是目前國內(nèi)運(yùn)營商首選的部署方案。

不過，值得注意的是，5G前傳一般通過CPRI和eCPRI協(xié)議，要求DU和AAU間的鏈接采用25G或100G光模塊。據(jù)了解，從造價上看，基于VCSEL的多模光模塊的成本不到基于DFB單模光模塊的三分之一。因此多模光模塊+多模光纖的連接方案在D-RAN場景下具有低成本、低功耗的特點，這就為多模光纖走出數(shù)據(jù)中心，擴(kuò)展到5G基站網(wǎng)絡(luò)部署提供了可能。

當(dāng)前，長飛、烽火、康寧等光通信廠商已經(jīng)有相關(guān)產(chǎn)品實現(xiàn)了商用，而且還在推進(jìn)新一代多模光纖的研發(fā)。

與4G相比，5G所使用的頻率更高，單基站覆蓋范圍較4G小，這意味著5G網(wǎng)絡(luò)需要更多的基站加以覆蓋，同時5G部署中后期，更多基站采用C-RAN模式部署，BBU（室內(nèi)基帶處理單元）與RRU（遠(yuǎn)端射頻模塊）的距離拉大，為降低建設(shè)成本，絕大部分場景通過光纖直連，但這種方案需要大量光纖資源和管道敷設(shè)資源。

因而，在此場景下，需要高抗彎曲、小型化高密度光纖，即G.657.A2。目前，長飛、亨通光電、康寧等國內(nèi)外光通信廠商已經(jīng)開發(fā)出了相應(yīng)的光纖光纜產(chǎn)品和解決方案，供運(yùn)營商選擇。

5G中回傳承載網(wǎng)絡(luò)方案的核心功能要滿足多層級承載網(wǎng)絡(luò)、靈活化連接調(diào)度、層次化網(wǎng)絡(luò)切片、4G/5G混合承載以及低成本高速組網(wǎng)等承載需求，支持L0～L3層的綜合傳送能力，可通過L0層波長、L1層TDM通道、L2和L3層分組隧道來實現(xiàn)層次化網(wǎng)絡(luò)切片。

其中L0層光層需采用大寬帶技術(shù)。鑒于5G中回傳傳輸距離一般不超過40km，組網(wǎng)方式以環(huán)網(wǎng)為主，少量為鏈型或星型鏈路，線路接口要求帶寬最高至100Gbps灰光或N×50Gbps WDM彩光，普通的G.652光纖就能滿足上述要求。

這也與運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)需求和實際情況基本保持一致。中國移動研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所高級工程師張德朝表示，5G中回傳使用的光纖類型，與4G時代相同，均為G.652.D光纖，盡可能地共享現(xiàn)有鋪設(shè)光纖資源。

5G城域網(wǎng)匯聚核心層需要什么光纖

在5G承載網(wǎng)架構(gòu)中，匯聚層的主要作用在于連接接入層和核心層，是5G回傳的一部分。

據(jù)悉，匯聚層的傳輸距離不超過80km，不過需要匯聚5G城域網(wǎng)接入層的所有數(shù)據(jù)流量，線路接口帶寬將達(dá)到200Gbps灰光或N×100Gbps WDM彩光。在這一層，國內(nèi)運(yùn)營商主要選擇的仍然是G.652.D光纖，這也是當(dāng)下國內(nèi)大多數(shù)光通信廠商的主力產(chǎn)品。

相比匯聚層，核心層是城域網(wǎng)的最后一個層級，向上將直連省級干線網(wǎng)和骨干網(wǎng)，顯然是城域網(wǎng)各個層級中處理的流量最大的層級。根據(jù)《5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)方案白皮書》，5G城域網(wǎng)核心層一般采用環(huán)網(wǎng)或雙上聯(lián)鏈路的方式組網(wǎng)，線路接口帶寬峰值將提升至400Gbps灰光或N×400Gbps WDM彩光，但是該層網(wǎng)絡(luò)傳輸距離亦不超過80km，低成本、大帶寬的G.652.D光纖便可以滿足實際布網(wǎng)需求。

5G省干網(wǎng)需要什么光纖

不過，與城域網(wǎng)相比，省干網(wǎng)的傳輸距離要長得多，一般會達(dá)到幾百km，線路接口帶寬峰值將提升至400Gbps灰光或N×400Gbps WDM彩光。顯而易見，在省干網(wǎng)中采用400G系統(tǒng)比100G系統(tǒng)有更高的頻譜效率和單位比特成本和功耗的優(yōu)勢。這意味著，在5G規(guī)模建網(wǎng)之后，400G系統(tǒng)的需求便會規(guī)模出現(xiàn)，G.654.E光纖就有了用武之地。

畢竟，該類光纖有效面積比常規(guī)G.652.D光纖增大約50%，可有效降低高階調(diào)制信號的非線性效應(yīng);在1550nm窗口的典型衰減值比常規(guī)G.652.D光纖降低了約20%，這兩種優(yōu)勢的疊加，使該光纖比常規(guī)G.652.D光纖的傳輸性能有大幅提升，可有效延長400G系統(tǒng)傳輸距離。

據(jù)悉，在G.654.E光纖研發(fā)方面，國內(nèi)光通信企業(yè)已經(jīng)有了成熟的產(chǎn)品和解決方案，比如長飛、烽火、亨通光電、中天科技等都相繼發(fā)布了相關(guān)產(chǎn)品，國外的康寧公司也帶來了新產(chǎn)品參與國內(nèi)市場競爭。

面向未來

2019年，三大運(yùn)營商在全國十余個城市開展5G規(guī)模測試，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)先期部署，為下半年試商用做準(zhǔn)備。有產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)部人士預(yù)測，今年5G建設(shè)需求光纖光纜數(shù)量在2億～2.5億芯公里。

隨著2020年5G正式商用，運(yùn)營商將加快網(wǎng)絡(luò)部署步伐，光纖光纜需求量亦會水漲船高，預(yù)計未來五年需求會呈現(xiàn)逐步增長趨勢，需求峰值會出現(xiàn)在未來3～5年。

不過從運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)需求和實際情況來看，G.652.D光纖需求量仍占大多數(shù)。今年前不久，中國移動啟動了2019年普通光纜產(chǎn)品集采，所需求的1.05億芯公里普通光纜中的光纖就是G.652.D普通光纖。

不過，5G的高速率、低時延等特性對光纖容量及連接密度提出更高要求，對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?yōu)化提出挑戰(zhàn)，光纖基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)、功能、拓?fù)浜凸饫w類型都將發(fā)生變化。這意味著新型光纖光纜產(chǎn)品會逐步應(yīng)用到以后的5G網(wǎng)絡(luò)部署之中。

特別是城域網(wǎng)，為提高基礎(chǔ)資源利用率，將逐漸向一張網(wǎng)絡(luò)同時承載無線、固定寬帶、專線、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等多種業(yè)務(wù)的方向發(fā)展演進(jìn)。因此，《5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和技術(shù)方案白皮書》指出，除了高抗彎光纖、小型化和高密度光纜、多模光纖之外，還可能會出現(xiàn)適用于前傳的單模和多模通用光纖以及多模和單模光纖共纜的新需求。

5G新網(wǎng)絡(luò)不僅推動運(yùn)營商進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)和云化，使光纖光纜需求量持續(xù)走高，更為重要的是，還促進(jìn)了新型光纖光纜產(chǎn)品的研發(fā)，從而提高了國產(chǎn)光通信產(chǎn)業(yè)的整體實力。