5G回程將成為光通信領(lǐng)域下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，到2020年5G標(biāo)準(zhǔn)確立之時(shí)，5G移動(dòng)服務(wù)才會(huì)正式開(kāi)啟。前幾代移動(dòng)通信首先帶來(lái)了數(shù)據(jù)，然后將視頻傳輸?shù)絻H限語(yǔ)音的平臺(tái)上。而5G將增加對(duì)來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)(IoT)流量的支持，極大地提升網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量。雖然4G LTE可以被視為有線(xiàn)寬帶的替代品，但是5G強(qiáng)大的性能將足以讓一些用戶(hù)避開(kāi)Wi-Fi而直接使用5G服務(wù)。結(jié)合新的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)流量，從而導(dǎo)致移動(dòng)流量出現(xiàn)前所未有的激增。

　　隨著5G的推出，移動(dòng)服務(wù)預(yù)期的這種深刻變化勢(shì)必將會(huì)為光網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。CIR發(fā)表的最新分析報(bào)告表明，5G部署將意味著移動(dòng)回程中更多的光纖，尤其是PONs。

　　所有這一切都會(huì)導(dǎo)致光纖成為5G部署提出的數(shù)據(jù)速率和延遲問(wèn)題的最佳解決方案，同時(shí)也淡化了光網(wǎng)絡(luò)通常是最昂貴的回程解決方案這一事實(shí)。

　　更多光纖投入

　　移動(dòng)回程的整體投資在今后十年內(nèi)不太可能增加。然而，CIR估計(jì)，全球近60%的移動(dòng)回程傳輸設(shè)備投資將在2022年轉(zhuǎn)向光鏈路，而2017年則低于50%。

(FSO即自由空間光通信;mmWave即毫米波)

　　鑒于最新版本4G LTE手機(jī)的上傳速率為300 Mbps，5G終端則需要提供10 Gbps的上傳速度。類(lèi)似地，4G LTE可以實(shí)現(xiàn)45毫秒延遲，而5G延遲則為1毫秒。并不是所有的5G應(yīng)用都需要上述性能水平，但是那些5G特定的先進(jìn)服務(wù)如自動(dòng)駕駛汽車(chē)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等，都需要1毫秒或更低延遲。

　　鑒于此，5G回程勢(shì)必將在未來(lái)十年內(nèi)為光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)帶來(lái)新的收益。CIR分析表明，到2026年，5G回程光纖基礎(chǔ)設(shè)施的年投資將達(dá)到15億美元。毫米波(mmWave)也將發(fā)揮以下重要作用：提供令人印象深刻的延遲，成本大幅下降等。80GHz毫米波提供了極低的延遲以及10Gbps的數(shù)據(jù)速率，但是傳輸距離只有3公里。

　　5G回程成為PONs新發(fā)展方向

　　即使存在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，但是昂貴的光纖依然成為了一個(gè)選擇，即使其可以通過(guò)進(jìn)行微型挖掘隧道方式來(lái)削減其安裝成本。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PONs)為降低成本提供了更具戰(zhàn)略意義的解決方案，并降低了與光纖相關(guān)的成本。5G回程中的用例是因?yàn)镻ON共享光纖并且只使用無(wú)源組件，它們可以滿(mǎn)足5G的延遲、數(shù)據(jù)速率和距離要求，而與其他非光纖傳輸技術(shù)的成本差異不大。

　　目前，用于5G回程最適合的PON技術(shù)是NG-PON2。NG-PON2可以支持四個(gè)獨(dú)立的全雙工10-Gbps饋送。這就是5G回程所需要的，而且每個(gè)波長(zhǎng)使用以太網(wǎng)傳送5G數(shù)據(jù)包信息。Verizon已經(jīng)選擇了該技術(shù)用于其未來(lái)的5G回程。思科、諾基亞、華為、Calix、ADTRAN、愛(ài)立信以及諾基亞都積極參與開(kāi)發(fā)此5G回程技術(shù)。

　　CIR預(yù)計(jì)，2022年NG-PON2和類(lèi)似先進(jìn)PONs技術(shù)的投資額將達(dá)到8.9億美元。對(duì)光纖回程的其他投資渠道部門(mén)來(lái)自其他PON技術(shù)以及其他非PON光纖。

　　PON在數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋面發(fā)展的方向?qū)⑦h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)光纖到戶(hù)的要求，使PON成為本地環(huán)路和城域網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大而有潛力的技術(shù)選擇。

　　雖然在5G回程中形成光鏈路市場(chǎng)的主要因素是數(shù)據(jù)速率、延遲和成本，但是我們注意到，5G回程架構(gòu)與4G LTE及更早技術(shù)之間的差異將會(huì)有所不同。特別是去程和回程之間的界限將發(fā)生變化，移動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的這種重新設(shè)計(jì)也將影響光纖在回程中的使用。

　　也許最明顯的方式將是CPRI(通用公共無(wú)線(xiàn)接口)，它是目前用于蜂窩塔無(wú)線(xiàn)電(遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)電頭端---RRH)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制骨干之間連接的標(biāo)準(zhǔn)接口。CPRI于2003年首次定義，旨在用作光纖接口，以取代當(dāng)時(shí)連接到蜂窩塔的銅纜。

　　CPRI的數(shù)據(jù)速率從614Mbps到10Gbps，這在當(dāng)時(shí)似乎已經(jīng)足夠了，但在5G時(shí)代可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。特別是設(shè)備供應(yīng)商為其4G / 5G設(shè)備采用了多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。MIMO同時(shí)使用了多個(gè)發(fā)射器和接收器，從而提高了數(shù)據(jù)速率要求。CPRI無(wú)法很好的適應(yīng)5G時(shí)代對(duì)較大數(shù)量天線(xiàn)的需求，主要是因?yàn)镸IMO。

　　但是CPRI并不會(huì)很快消退，而是將繼續(xù)嵌入到大多數(shù)集中式無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)架構(gòu)中。然而，關(guān)于CPRI是否支持適合5G數(shù)據(jù)速率的討論越來(lái)越多。有一些談?wù)摫硎緦⑼ㄟ^(guò)利用現(xiàn)有的分組網(wǎng)絡(luò)減少CPRI的壓力，但這只是一個(gè)權(quán)宜之計(jì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，必須有一個(gè)取代CPRI的方法。

　　IEEE目前正通過(guò)其下一代去程接口組(NGFI 1914.1 Working Group)來(lái)解決這一問(wèn)題。這個(gè)工作組是為了定義移動(dòng)去程流量的傳輸架構(gòu)而成立的。NGFI將重新構(gòu)建，從而使得去程作為響應(yīng)于動(dòng)態(tài)有效載荷變化的帶寬自適應(yīng)的多點(diǎn)到多點(diǎn)(大多數(shù)是光纖)網(wǎng)絡(luò)，支持高增益協(xié)調(diào)算法以及眾多天線(xiàn)接口通信量解耦。

　　5G回程光纖：挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存

　　此外，還將出現(xiàn)其他類(lèi)似的挑戰(zhàn)。例如，在去程領(lǐng)域，通過(guò)短距離以及包括諸如時(shí)基抖動(dòng)誤差、功率損耗和延遲等標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)參數(shù)要求實(shí)現(xiàn)CPRI數(shù)據(jù)傳輸。然而，隨著新興的云RAN架構(gòu)延長(zhǎng)到25公里，一些光學(xué)性能參數(shù)就出現(xiàn)了一些問(wèn)題;而這旨在表明，雖然光纖是未來(lái)支配5G回程的一個(gè)重要因素，但是其部署方式仍然不確定。