韋樂平：5G光通信產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)

  ICCSZ訊  (編輯：Vicki)9月4日，訊石第十七屆光纖通訊市場暨技術(shù)專題研討會在深圳麒麟山莊隆重召開，會上，中國電信科技委主任韋樂平帶來了《5G光通信產(chǎn)業(yè)的機遇與挑戰(zhàn)》的演講。韋主任表示，5G面臨的主要的挑戰(zhàn)，主要包括三個方面，一個是技術(shù)方面的的挑戰(zhàn)，第二個挑戰(zhàn)是市場挑戰(zhàn)。第三個是投資回報的挑戰(zhàn)。5G時代將會給小基站、光纖、WDM器件帶來發(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趨勢。據(jù)統(tǒng)計2006-2016年的實際傳送網(wǎng)最大容量年均增長42%。而2016年到2021年的增長率仍可達12%。到2021年時，最大鏈路容量將達74Tb/s。CTC傳送網(wǎng)最大節(jié)點容量趨勢2006-2016年實際傳送網(wǎng)最大節(jié)點容量年均增42%，2016-2021年的增長率仍可達18%,2021年最大容量達266Tb/s!業(yè)務的應用需求促使網(wǎng)絡不斷升級和延伸。

  接著，韋主任介紹了我國骨干網(wǎng)的發(fā)展趨勢。骨干網(wǎng)網(wǎng)絡架構(gòu)首先要實現(xiàn)扁平化，在依托SDN/NFV實現(xiàn)靈活、開放的新架構(gòu)和端到端的自動化運營。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(xiàn)，但距離和價格欠佳，有待4x100G模塊突破，達到2.5倍的100G價格。傳輸節(jié)點方面，目前獨立的OTN可以有限改進子波長級中小寬帶顆粒的流量疏導;2018年最大節(jié)點容量190T，利用ROADM可望開啟光層波長級大帶寬顆粒調(diào)度，實現(xiàn)低功耗/低成本;長遠需要高維OXC。物理層方面，G.654E超低損光纖成為維系基礎設施穩(wěn)定，升級400G/1T應用的最佳選擇。

  長江中下游6省21個ROADM節(jié)點的骨干區(qū)域網(wǎng)，初期承載了324條100Gb/s，光層直達，最長業(yè)務路由1369Km，使用282塊20維WSS Twins。與傳統(tǒng)的組網(wǎng)方法比較，具有節(jié)省設備投資，降低成本30-50%，節(jié)省能耗和使用空間約50%，以及實現(xiàn)光層動態(tài)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢。使用ROADM骨干網(wǎng)區(qū)域組網(wǎng)能使OTU數(shù)減少55%，從而使設備投資可節(jié)約15%。啟用WSON,可動態(tài)恢復路由。故障恢復能力和恢復速度大大提升，業(yè)務配置效率大幅提升，時延最低，波長一跳直達，適合DC專線、金融大客戶專線。使用ROADM骨干網(wǎng)區(qū)域組網(wǎng)可以提升運營的效率。

  前傳是5G承載網(wǎng)的關(guān)鍵

  為什么說前傳是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(gòu)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(gòu)，兩者間的功能劃分以是否支持實時性內(nèi)容為界，PDCP層及以上的協(xié)議由CU實現(xiàn)，PDCP以下的協(xié)議由DU實現(xiàn)。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，不處理實時性業(yè)務,適合云化。分布式DU面向空口，處理物理層功能和實時性二層功能等低層協(xié)議，節(jié)省DU與AAU間傳輸資源CU與DU作為無線側(cè)邏輯功能節(jié)點，可以映射到不同設備上，也可以映射為同一物理實體。

  中近期看，CU/DU合設是更務實方案，合設有利于成本控制，降低部署條件的要求;由于少了CU-DU間的中傳時延，有利于滿足eMBB(低于4ms)與uRLLC(低于1ms)的時延要求;節(jié)省了一個網(wǎng)元及中傳接口，可以有效降低網(wǎng)絡規(guī)劃與運維的復雜度;合設有利于快速部署，目前廠家均在DU上同時支持CU的功能，建設周期相比CU/DU分離要短。

  長遠看，視業(yè)務應用需要再逐步向CU/DU/AAU分離的新架構(gòu)演進。面臨通用平臺轉(zhuǎn)發(fā)能力限制、與現(xiàn)網(wǎng)管理的協(xié)同、移動性管理流程等挑戰(zhàn)。

  5G前傳實現(xiàn)技術(shù)難度大，要求速率高(25Gbps-100Gbps)、時延低(100微秒) 、同步時鐘精度高(單節(jié)點納秒級)。5G前傳基礎對成本很敏感，RRU/AAU數(shù)量巨大，成本占接入承載網(wǎng)約50+%。最靠近用戶，每個RRU/AAU服務的用戶數(shù)最少，其成本只能由很少用戶來分攤，成本十分敏感。多天線技術(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(tǒng)1個基站需6根光纖。對維護效率影響最大，涉及巨大數(shù)量RRU/AAU的安裝、開通、升級等。5G前傳的技術(shù)方案有四種，分別是光纖直驅(qū)，無源WDM彩光，有源WDM彩光以及WDM PON。

  5G面臨的主要挑戰(zhàn)與機遇

  韋主任表示5G面臨的主要的挑戰(zhàn)，主要包括三個方面，一個是技術(shù)方面的的挑戰(zhàn)，主要頻段高帶來的技術(shù)和成本挑戰(zhàn)。第二個挑戰(zhàn)是市場挑戰(zhàn)。市場挑戰(zhàn)需要考慮什么應用需要5G?物聯(lián)網(wǎng)何時能擔當收入大任?垂直行業(yè)對5G的積極性和迫切性?第三個是投資回報的挑戰(zhàn)。我國2008年開建3G，2015年開建4G，7年后的自由現(xiàn)金流虧損3400億元。4G僅5年就開建5G，結(jié)果會如何?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，投資大幅增加，什么業(yè)務能補償投資增加?

  小基站在5G應用場景下解決了室內(nèi)覆蓋和容量的問題。由于5G頻段高，傳輸損耗大，小基站解決解決了室內(nèi)覆蓋的問題。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的應用場景要求將給5G小基站帶來發(fā)展機遇，預計在5G時代市場將會有數(shù)千萬量級的小基站。

  5G時代對光纖數(shù)量需求依然強勁。按現(xiàn)有3.5GHz頻段考慮，鏈路預算比1.8GHz頻段差14dB(9+5dB), 基站數(shù)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(shù)還會大幅增加。非技術(shù)和非理性的競爭考慮等可能導致超實際市場預期的巨大光纖需求波動。對新型光纖的需求，骨干高容量路由轉(zhuǎn)向超低損G.654E光纖，4dB增益。

  5G時代對高速光模塊來說也是巨大的機遇。假設3.5GHz的5G基站數(shù)是1.8GHz的4G基站的2倍，基站按三扇區(qū)考慮，預計整個5G網(wǎng)絡會帶來數(shù)千萬量級的25/50/100Gbps高速光模塊用量。進一步考慮我國數(shù)據(jù)中心的巨大發(fā)展空間(美國占IDC數(shù)45%，我國寬帶用戶是美國3倍，但才占8%)，則高速光模塊的發(fā)展空間更加可觀。5G將帶動WDM器件的發(fā)展。

  最后韋主任表示，5G已成為國家博弈、拉動投資、引領(lǐng)科技創(chuàng)新、實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級、促進經(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(tǒng)設備、元器件供應商等希望借助5G實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級換代、爭搶市場機遇、維系發(fā)展和轉(zhuǎn)型。工程設計、集成、施工、運維，軟件和IT廠家試圖重塑市場格局;運營商出于增長、轉(zhuǎn)型和競爭考慮等都將驅(qū)動5G的發(fā)展。