5G時代光網絡的機會與挑戰

高超

5G的競爭正演變為一場光纖基礎設施的競爭。

日前在2018中國光網絡研討會暨中國FTTH論壇上，工信部通信科技委常務副主任、中國電信科技委主任韋樂平表示，電信網全程6900公里的端到端假設參考數字通道（HRP）的99.9%依靠光纖傳輸，而5G可達99.99%，顯然移動網，尤其是5G的發展將更加依賴光網絡的支撐。

因此，在5G網絡正式商用之前，運營商都在積極部署和擴容新一代光纖網絡，因為“光網絡的巨大可用頻譜、超大容量、超高速率是5G網絡的最理想承載技術。”韋樂平指出。

據了解，中國電信的光網絡建設已經邁入2.0時代。主要標志為，其傳輸鏈路已實現光纖化，正向400Gbps演進；接入網饋線段基本實現光化，正在推進配線段和引入線光化；傳輸節點引入光交換，特別是中國電信骨干網長江中下游已全面部署ROADM，形成區域全光網，開啟了從電節點向全光節點，從點到點鏈路再到光層網狀動態組網的戰略升級。

中國聯通亦沒有落后正在建設超高速超大帶寬超長距離的靈動骨干網。中國聯通網絡技術研究院網絡技術研究部主任王光全表示，中國聯通400WDM骨干網已商用部署，G.654.E光纖正式商用采購部署，環京津冀ROADM區域組網正在部署更多節點，并且建設OTN精品網，承載金融等高價值客戶。

而中國移動也在進行全光網的部署，每年超大規模的光纖光纜集采就是最好的證明。

三大運營商的全光網建設推動了光纖光纜需求量的持續上漲，同時也對光網絡提出了更高的要求。

光纖基礎設施面臨挑戰

5G的高速率、高頻段對光纖網的容量和光纖連接密度要求很高，而且某些業務要求很低的時延。同時，5G光纖網除了連接外，其網絡結構、功能分布、拓撲、設備形態乃至傳輸媒質都將發生重要變化，這意味著5G時代，光纖基礎設施面臨著諸多挑戰。

韋樂平指出，挑戰體現在兩個方面。一方面，5G標準引入了全新的云化網絡架構和新的接口，要求基礎光纖網絡以1/10的4G時延支持十倍的4G速率，壓力巨大。另一方面，5G為了保持網絡的經濟可行性，要求光纖網絡從架構到技術實現創新，從而能控制日益增長的基礎光纖基礎設施成本。

顯然，能最大限度控制成本增長的方法就是充分利用已有FTTH的光纖基礎設施，包括機房機柜、管道管孔、桿路、ODN、光纜、光纖等等，實現固移基礎資源的共享。

運營商推動固移基礎資源共享有四個優勢。

一是節省投資，加快工程進度。韋樂平認為，在城市地區，未來5G會同時采用厘米波和毫米波，每平方公里覆蓋的物理基站密度會多幾倍，覆蓋的光纖連接數可能達幾十上百，而固網FTTH覆蓋用戶達幾千，光纖連接數達幾千乃至上萬。可見，FTTH的光纖連接密度至少是5G的10倍，現有FTTH光纖設施完全有能力容納5G，而且據測算，采用固移共享可為運營商節約多至50%的投資。

二是擴展性好。隨著5G用戶數的增加、新業務的應用和消耗流量的增加，5G無線接入網的容量需求會持續增長，而基于各類PON技術的FTTH具有很好的長期演進和升級能力，可以在同樣的光纖基礎設施上提供至少幾十倍的容量擴展空間。

三是服務質量好。韋樂平表示，FTTH具備高質量QoS能力，能很好支持語音、數據和視頻三重業務，完全可以支持5G業務。

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，實際網絡往往沒有外部時鐘可接入或接入成本高，而PON具有適配的架構特性和有效的可調同步算法。

光通信誕生四大贏家

盡管面臨一系列挑戰，但是不可否認全光網是5G最理想的基礎，因而隨著5G時代的到來，光通信迎來更大的發展機遇，誕生四個贏家。

第一受益者是光纖。據預測，按現有3.5GHz頻段考慮，由于頻段高、覆蓋差，該頻段比1.8GHz頻段差14dB，其基站數可能是后者的兩倍，倘若將毫米波應用考慮在內，基站數還會大幅增加，這意味著假如按照5G基站光纖用量是4G的兩倍來計算，那么5G基站建設用光纖將至少有幾億芯公里的空間。值得注意的是，韋樂平還指出，適用前傳的單多模通用光纖也將迎來新的發展機遇。

第二受益者是光模塊。據預測，假設3.5GHz的5G基站數是1.8GHz的4G基站數的兩倍，基站按三扇區考慮，網絡架構按照大集中、小集中和不集中考慮，整個5G網絡會帶來數千萬量級的25/50Gbps高速光模塊用量。如果進一步考慮我國數據中心的巨大發展空間，則高速光模塊用量的增長空間更加可觀。

第三個受益者是高速光接入網系統。韋樂平指出，5G新架構使回傳/前傳容量擴大幾十倍，達數十上百Gbps量級，需引入基于25/50Gbps的無源WDM、有源WDMOTN/M-OTN、SPN、WDMPON，對可調激光器、高速光模塊和WDM需求巨大。不僅如此，eCPRI系統將成為主導的底層接口技術；而且還將引入FlexE接口支持網絡切片；EVPN和SR簡化控制協議，以增強靈活調度能力；引入SDN架構實現業務自動發放和靈活調整。

第四個受益者將是FTTH。在5G商用臨近之際，許多業內人士開始質疑5G會不會取代FTTH，但是在工信部通信科技委專職常委毛謙看來，5G不會取代FTTH，反而還會給后者帶來更大的發展機遇。他認為，5G所使用頻譜較高，穿墻能力較弱，甚至毫米波信號不能穿透外墻，無法到達家庭內部。因此，部署能到達家庭內部ONT的FTTH網絡，以WiFi提供與家庭中設備的最終連接很可能繼續占主導地位。

此外，5G也將推動城域網和骨干網的容量升級需求。據預測，在城域網中，5G流量將逐漸趨近固網流量；在骨干網中，5G的流量占比也將大幅提升。而光網和IP網也需要大幅擴容升級，這意味著全光網2.0也迎來了發展新機遇。