5G商用在即，你的光纖準備好了嗎？

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5G建設將帶來巨大的光纖光纜需求，那么在新的5G網絡架構下，會需要哪些技術更加先進的新型光纖光纜？

據了解，5G網絡主要實現增強型移動寬帶（eMBB）、大規模機器通信（mMTC）、高可靠低時延通信（uRLLC）三類典型應用場景，因此對承載網提出了很多要求。

為此，工業和信息化部通信科學技術委員會常務副主任韋樂平指出，首先是速率和帶寬;其次是延時性能，要滿足ms級的端到端業務部署，實現架構優化和扁平化，減少光纜繞轉路由，以及引入MEC（移動邊緣計算）和1μs級的超低延時設備;再次是網絡架構調整，包括CU/DU分離、核心網云化等;最后是成本挑戰，傳輸成本降速要求是摩爾定律的一半，前傳網絡容量最大，壓力也最大。

顯而易見，這些要求對5G網絡的架構提出了新的挑戰，更需要大量新型光纖來滿足未來的實際需求。

根據IMT-2020（5G）推進組發布的《5G承載網絡架構和技術方案白皮書》，5G承載網組網架構主要包括城域與省內干線兩個層面，其中城域內組網則包括接入、匯聚和核心三層架構。

5G承載網不同的網絡階段，對光纖網絡傳輸的性能提出了不同的要求，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，不同運營商會根據現有網絡資源的特點，靈活調整5G承載網的建設方式，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方案略有不同，對光纖光纜的需求亦有不同。

據悉，5G前傳主要有D-RAN（分布式無線接入網）和C-RAN（集中式無線接入網）兩種場景，其中C-RAN又可細分為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;C-RAN場景對應的拉遠距離通常在10km以內。考慮成本和維護便利性等因素，5G前傳將以光纖直連為主，局部光纖資源不足的地區，可通過設備承載方案作為補充。

D-RAN組網方式，在5G建設初期較為常見。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組網方式，所以這種方式在基站向5G升級時會繼續沿用，此時為保證兼容性，其擴容所需的光纖與4G基站原有光纖基本保持一致，即G.652.D光纖。這也是目前國內運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協議，要求DU和AAU間的鏈接采用25G或100G光模塊。據了解，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據中心，擴展到5G基站網絡部署提供了可能。

當前，長飛、烽火、康寧等光通信廠商已經有相關產品實現了商用，而且還在推進新一代多模光纖的研發。

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網絡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（室內基帶處理單元）與RRU（遠端射頻模塊）的距離拉大，為降低建設成本，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、康寧等國內外光通信廠商已經開發出了相應的光纖光纜產品和解決方案，供運營商選擇。

5G中回傳承載網絡方案的核心功能要滿足多層級承載網絡、靈活化連接調度、層次化網絡切片、4G/5G混合承載以及低成本高速組網等承載需求，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層分組隧道來實現層次化網絡切片。

其中L0層光層需采用大寬帶技術。鑒于5G中回傳傳輸距離一般不超過40km，組網方式以環網為主，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。

這也與運營商現網需求和實際情況基本保持一致。中國移動研究院網絡技術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，盡可能地共享現有鋪設光纖資源。

5G城域網匯聚核心層需要什么光纖

在5G承載網架構中，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。

據悉，匯聚層的傳輸距離不超過80km，不過需要匯聚5G城域網接入層的所有數據流量，線路接口帶寬將達到200Gbps灰光或N×100Gbps WDM彩光。在這一層，國內運營商主要選擇的仍然是G.652.D光纖，這也是當下國內大多數光通信廠商的主力產品。

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

5G省干網需要什么光纖

不過，與城域網相比，省干網的傳輸距離要長得多，一般會達到幾百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，在省干網中采用400G系統比100G系統有更高的頻譜效率和單位比特成本和功耗的優勢。這意味著，在5G規模建網之后，400G系統的需求便會規模出現，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G.652.D光纖增大約50%，可有效降低高階調制信號的非線性效應;在1550nm窗口的典型衰減值比常規G.652.D光纖降低了約20%，這兩種優勢的疊加，使該光纖比常規G.652.D光纖的傳輸性能有大幅提升，可有效延長400G系統傳輸距離。

據悉，在G.654.E光纖研發方面，國內光通信企業已經有了成熟的產品和解決方案，比如長飛、烽火、亨通光電、中天科技等都相繼發布了相關產品，國外的康寧公司也帶來了新產品參與國內市場競爭。

面向未來

2019年，三大運營商在全國十余個城市開展5G規模測試，進行網絡先期部署，為下半年試商用做準備。有產業鏈內部人士預測，今年5G建設需求光纖光纜數量在2億～2.5億芯公里。

隨著2020年5G正式商用，運營商將加快網絡部署步伐，光纖光纜需求量亦會水漲船高，預計未來五年需求會呈現逐步增長趨勢，需求峰值會出現在未來3～5年。

不過從運營商現網需求和實際情況來看，G.652.D光纖需求量仍占大多數。今年前不久，中國移動啟動了2019年普通光纜產品集采，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，對網絡拓撲優化提出挑戰，光纖基礎設施架構、功能、拓撲和光纖類型都將發生變化。這意味著新型光纖光纜產品會逐步應用到以后的5G網絡部署之中。

特別是城域網，為提高基礎資源利用率，將逐漸向一張網絡同時承載無線、固定寬帶、專線、數據中心互聯等多種業務的方向發展演進。因此，《5G承載網絡架構和技術方案白皮書》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新網絡不僅推動運營商進行網絡重構和云化，使光纖光纜需求量持續走高，更為重要的是，還促進了新型光纖光纜產品的研發，從而提高了國產光通信產業的整體實力。