韦乐平：面向5G的光通信产业的机遇与挑战

  ICCSZ讯  （编辑：Vicki）6月13日，中国中国光网络研讨会在京隆重召开，在会上，中国电信科技委主任韦乐平详解了5G时代光通信面临的挑战，5G的4种前传方案以及在5G时代背景下光通信产业面临的机遇。他表示，5G时代所面临的挑战是光纤基础设施的挑战，5G的竞争是一场光纤基础设施的竞争。光纤、光模块，高速光接入网系统将成为5G时代的三大受益者。

  5G时代光纤基础设施的挑战

  韦乐平主任从两方面阐述了5G时代光纤基础设施的挑战。一方面是5G标准引入了全新的云化网络架构和新的接口，要求基础光纤网以十分之一的4G时延支持十倍的4G速率，压力巨大。另一方面5G是为了保持网络的经济可行性，要求光纤网从架构到技术实现创新，从而控制日益增长的光纤基础网络设施成本。显然能最大限度的控制成本增长的方法就是充分利用已有的FTTH的光纤基础设施，包括机房机柜，管道管孔，杆路，ODN，光缆，光纤等等。实现固移基础资源的共享，光纤基础设施资源成为5G差异化竞争的主要点。

  韦主任表示，固移基础设施共享的优势在于节省投资和加快工程进度，在城市地区未来5G会同时采用厘米波和毫米波，每平方公里覆盖物理基站密度会多几倍。例如3.5GHz频段相对于1.8GHz频段它的衰减大了14dB，14dB就是30倍，信号弱了30倍，所以基站覆盖范围肯定是越来越小，基站密度肯定会多几倍。毫米波可能会多十倍，覆盖的光纤连接数可能达到几十上百。固网FTTH的覆盖用户达几千，光纤连接数可以达几千甚至是上万，这些数据是中国电信在国内的几个城市做调查而得出的。FTTH的光纤连接数量至少是5G的10倍。所以说现有光纤基础设施有能力容纳5G。为5G无线基站建设专用的光纤将付出巨大的投资和时间成本。利用共享资源可节约多达50%的投资。

  第二个优势是扩展性好。随着5G用户数的增加，新业务的应用和消耗流量的增加，5G无线接入网的容量需求会持续增长，而基于各类PON技术的FTTH具有很好的长期演进和升级的能力，可以在同样的光纤基础设施上提供至少几十倍的容量扩展空间。在一个是服务质量好。FTTH具备高质量QoS能力，能很好支持语音、数据和视频三重业务，完全可以支持5G业务。

  最后一个优势是同步部署方便高效。5G必须支持基于分组和基于物理层同步，实际网络往往没有外部时钟可接入或接入成本很高。而PON具有适配的架构特性和有效的可调同步算法。

  5G前传的技术的方案

  会上韦主任介绍了5G前传的技术的方案。他表示，5G前传的技术的方案有很多。从中国电信的角度来看，起码有4种。考虑别的运营商可能会有更多。第一个是光纤直驱，该方案是点对点结构，具有简单低延时，部署快的优点，但是消耗的光纤多，管理功能弱，适合光纤丰富的地区。第二个是无源WDM彩光。该方案是点对点拓补结构。DU和AAU需配对彩光模块，具有节省光纤，时延低，维护简单，成本低(省了承载与白光互连模块)的优势;缺点是管理功能弱，无保护，增加了器件插损。第三个是有源WDM彩光(M-OTN)。该方案是点对点拓补结构，半透明与无源WDM彩光不同在于接入点需要将CPRI/eCPRI做简化封装。此方案的特点是单级复用、灵活的时隙结构、简化的开销等，试图实现低成本、低延时、低功耗目标。可继承原OTN特点;OAM功能强，天然的硬切片，稳定的低延时，有利于实现综合承载。第四个是WDM PON。该方案是星形/树形结构，全透明，属于无源WDM彩光。优势是时延低，全透明。其次是无色ONU开通和运维简单方便，结合星形拓补很适合基站分散，分阶段建设模式。最后，有利于固移融合承载。缺点是可调激光器成本较高;ONU需要满足工业级温度要求，以满足-40度到85度的严酷条件;AWG滤波分光与FTTH能力分光网不兼容。

  5G给光通信带来的机遇

  韦主任认为，5G基站的大幅增加使光纤成为第一受益者，按现有的3.5GHz频段考虑，由于频段高、覆盖差，比1.8GHz频段差14dB，基站数可能是2倍。若考虑毫米波应用，则基站数还会大幅增加，Fiber BB Association的数据显示，5G的光纤用量是4G的16倍。考虑我国4G基站的密度已经很高，在城域间距200-500米左右，估计5G基站数不会增加这么多，光纤用量按4G的两倍估计，至少有几亿芯公里的空间。再加上非技术和非理性的竞争，可能会导致实际市场预期的巨大光纤需求适用于前传的单多模光纤的需求也会增长。

  光模块是第二受益者，假设3.5GHz频段的5G基站数是1.8GHz的4G基站的2倍，基站按三扇区考虑，网络架构按照大集中，小集中，不集中考虑的情况下，预计整个5G网络会带来数千万量级的25/50Gbps高速光模块用量。在进一步考虑我国数据中心的巨大发展空间，目前美国占IDC数的45%，我国宽带用户是美国的3倍，但是我国才占IDC数的8%。由此可见高速光模块的发展空间更加可观。

  高速光接入网系统是第三受益者。5G新架构使回传/前传容量扩大了几十倍，达数十上百Gbps量级，需引入基于25/50Gbps的无源WDM、有源 WDM OTN/M-OTN、SPN、 WDM PON，对可调激光器、高速光模块和WDM需求巨大，价格敏感。其次，eCPRI系统将成为主导的底层接口技术;5G新架构需要引入F1exE接口支持网络切片;引入EVPN和SR简化控制协议、增强灵活调度能力;引入SDN架构实现业务自动发放和灵活调整。可见5G将为高速光接入系统带来新机遇。

  最后韦乐平表示：“5G也将推动城域网和骨干网的容量升级需求。在城域网中，5G的流量将逐渐趋近固网流量;在骨干网中，5G的流量占比也将会大幅提升;光网和IP网需大幅扩容升级，全光网2.0迎来新机遇。”