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(wù)的應(yīng)用需求促使網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(dǎo);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(dǎo);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(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定，升級400G/1T應(yīng)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(wù)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(shè)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(shè)備投資可節(jié)約15%。啟用WSON,可動態(tài)恢復(fù)路由。故障恢復(fù)能力和恢復(fù)速度大大提升，業(yè)務(wù)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(wù),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(shè)備上，也可以映射為同一物理實體。

  中近期看，CU/DU合設(shè)是更務(wù)實方案，合設(shè)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(luò)規(guī)劃與運維的復(fù)雜度;合設(shè)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(shè)周期相比CU/DU分離要短。

  長遠看，視業(yè)務(wù)應(yīng)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(chǔ)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(wù)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(yīng)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(wù)能補償投資增加?

  小基站在5G應(yīng)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(yīng)用場景要求將給5G小基站帶來發(fā)展機遇，預(yù)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(yù)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(yīng)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(dǎo)致超實際市場預(yù)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(shè)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(yù)計整個5G網(wǎng)絡(luò)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(chǔ)性平臺，政府寄予極高期望。制造業(yè)包括系統(tǒng)設(shè)備、元器件供應(yīng)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(shè)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。