韦乐平：5G光通信产业的机遇与挑战

  ICCSZ讯  (编辑：Vicki)9月4日，讯石第十七届光纤通讯市场暨技术专题研讨会在深圳麒麟山庄隆重召开，会上，中国电信科技委主任韦乐平带来了《5G光通信产业的机遇与挑战》的演讲。韦主任表示，5G面临的主要的挑战，主要包括三个方面，一个是技术方面的的挑战，第二个挑战是市场挑战。第三个是投资回报的挑战。5G时代将会给小基站、光纤、WDM器件带来发展机遇。

  韦主任首先阐述了CTC传送网最大链路容量的增长趋势。据统计2006-2016年的实际传送网最大容量年均增长42%。而2016年到2021年的增长率仍可达12%。到2021年时，最大链路容量将达74Tb/s。CTC传送网最大节点容量趋势2006-2016年实际传送网最大节点容量年均增42%，2016-2021年的增长率仍可达18%,2021年最大容量达266Tb/s!业务的应用需求促使网络不断升级和延伸。

  接着，韦主任介绍了我国骨干网的发展趋势。骨干网网络架构首先要实现扁平化，在依托SDN/NFV实现灵活、开放的新架构和端到端的自动化运营。传送链路由100G成骨干和城域主导;2018年京汉广容量达35T，400G需求呈现，但距离和价格欠佳，有待4x100G模块突破，达到2.5倍的100G价格。传输节点方面，目前独立的OTN可以有限改进子波长级中小宽带颗粒的流量疏导;2018年最大节点容量190T，利用ROADM可望开启光层波长级大带宽颗粒调度，实现低功耗/低成本;长远需要高维OXC。物理层方面，G.654E超低损光纤成为维系基础设施稳定，升级400G/1T应用的最佳选择。

  长江中下游6省21个ROADM节点的骨干区域网，初期承载了324条100Gb/s，光层直达，最长业务路由1369Km，使用282块20维WSS Twins。与传统的组网方法比较，具有节省设备投资，降低成本30-50%，节省能耗和使用空间约50%，以及实现光层动态联网的优势。使用ROADM骨干网区域组网能使OTU数减少55%，从而使设备投资可节约15%。启用WSON,可动态恢复路由。故障恢复能力和恢复速度大大提升，业务配置效率大幅提升，时延最低，波长一跳直达，适合DC专线、金融大客户专线。使用ROADM骨干网区域组网可以提升运营的效率。

  前传是5G承载网的关键

  为什么说前传是5G承载网的关键呢?因为5G前传占接入网的成本的50%。3GPP提出了CU/DU/AAU的三层架构模型 高层功能划分指CU(集中单元)和DU(分布式单元)间的功能重构，两者间的功能划分以是否支持实时性内容为界，PDCP层及以上的协议由CU实现，PDCP以下的协议由DU实现。集中控制CU，便于提供灵活扩展和海量连接的高效处理。此外，不处理实时性业务,适合云化。分布式DU面向空口，处理物理层功能和实时性二层功能等低层协议，节省DU与AAU间传输资源CU与DU作为无线侧逻辑功能节点，可以映射到不同设备上，也可以映射为同一物理实体。

  中近期看，CU/DU合设是更务实方案，合设有利于成本控制，降低部署条件的要求;由于少了CU-DU间的中传时延，有利于满足eMBB(低于4ms)与uRLLC(低于1ms)的时延要求;节省了一个网元及中传接口，可以有效降低网络规划与运维的复杂度;合设有利于快速部署，目前厂家均在DU上同时支持CU的功能，建设周期相比CU/DU分离要短。

  长远看，视业务应用需要再逐步向CU/DU/AAU分离的新架构演进。面临通用平台转发能力限制、与现网管理的协同、移动性管理流程等挑战。

  5G前传实现技术难度大，要求速率高(25Gbps-100Gbps)、时延低(100微秒) 、同步时钟精度高(单节点纳秒级)。5G前传基础对成本很敏感，RRU/AAU数量巨大，成本占接入承载网约50+%。最靠近用户，每个RRU/AAU服务的用户数最少，其成本只能由很少用户来分摊，成本十分敏感。多天线技术使前传带宽大幅增加，成本雪上加霜。对光纤资源消耗大，传统1个基站需6根光纤。对维护效率影响最大，涉及巨大数量RRU/AAU的安装、开通、升级等。5G前传的技术方案有四种，分别是光纤直驱，无源WDM彩光，有源WDM彩光以及WDM PON。

  5G面临的主要挑战与机遇

  韦主任表示5G面临的主要的挑战，主要包括三个方面，一个是技术方面的的挑战，主要频段高带来的技术和成本挑战。第二个挑战是市场挑战。市场挑战需要考虑什么应用需要5G?物联网何时能担当收入大任?垂直行业对5G的积极性和迫切性?第三个是投资回报的挑战。我国2008年开建3G，2015年开建4G，7年后的自由现金流亏损3400亿元。4G仅5年就开建5G，结果会如何?频段高、基站多(1.8G的约2倍)、基站贵(目标4G的2倍)、功耗高(4G的5倍)、引领的代价，投资大幅增加，什么业务能补偿投资增加?

  小基站在5G应用场景下解决了室内覆盖和容量的问题。由于5G频段高，传输损耗大，小基站解决解决了室内覆盖的问题。将宏站分裂成小站是最有效的频率重用扩容方式。1带(2-10)可扩容2-10倍。5G的应用场景要求将给5G小基站带来发展机遇，预计在5G时代市场将会有数千万量级的小基站。

  5G时代对光纤数量需求依然强劲。按现有3.5GHz频段考虑，链路预算比1.8GHz频段差14dB(9+5dB), 基站数可能是2倍,需要大量光纤互连，至少有几亿芯公里空间。若考虑毫米波应用，则基站数还会大幅增加。非技术和非理性的竞争考虑等可能导致超实际市场预期的巨大光纤需求波动。对新型光纤的需求，骨干高容量路由转向超低损G.654E光纤，4dB增益。

  5G时代对高速光模块来说也是巨大的机遇。假设3.5GHz的5G基站数是1.8GHz的4G基站的2倍，基站按三扇区考虑，预计整个5G网络会带来数千万量级的25/50/100Gbps高速光模块用量。进一步考虑我国数据中心的巨大发展空间(美国占IDC数45%，我国宽带用户是美国3倍，但才占8%)，则高速光模块的发展空间更加可观。5G将带动WDM器件的发展。

  最后韦主任表示，5G已成为国家博弈、拉动投资、引领科技创新、实现产业升级、促进经济繁荣、发展新经济的基础性平台，政府寄予极高期望。制造业包括系统设备、元器件供应商等希望借助5G实现产业升级换代、争抢市场机遇、维系发展和转型。工程设计、集成、施工、运维，软件和IT厂家试图重塑市场格局;运营商出于增长、转型和竞争考虑等都将驱动5G的发展。