韋樂平：5G光通信產(chǎn)業(yè)的機(jī)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(huì)在深圳麒麟山莊隆重召開，會(huì)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(jī)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(gè)方面，一個(gè)是技術(shù)方面的的挑戰(zhàn)，第二個(gè)挑戰(zhàn)是市場挑戰(zhàn)。第三個(gè)是投資回報(bào)的挑戰(zhàn)。5G時(shí)代將會(huì)給小基站、光纖、WDM器件帶來發(fā)展機(jī)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(jì)2006-2016年的實(shí)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(dá)12%。到2021年時(shí)，最大鏈路容量將達(dá)74Tb/s。CTC傳送網(wǎng)最大節(jié)點(diǎn)容量趨勢2006-2016年實(shí)際傳送網(wǎng)最大節(jié)點(diǎn)容量年均增42%，2016-2021年的增長率仍可達(dá)18%,2021年最大容量達(dá)266Tb/s!業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求促使網(wǎng)絡(luò)不斷升級(jí)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(shí)現(xiàn)扁平化，在依托SDN/NFV實(shí)現(xiàn)靈活、開放的新架構(gòu)和端到端的自動(dòng)化運(yùn)營。傳送鏈路由100G成骨干和城域主導(dǎo);2018年京漢廣容量達(dá)35T，400G需求呈現(xiàn)，但距離和價(jià)格欠佳，有待4x100G模塊突破，達(dá)到2.5倍的100G價(jià)格。傳輸節(jié)點(diǎn)方面，目前獨(dú)立的OTN可以有限改進(jìn)子波長級(jí)中小寬帶顆粒的流量疏導(dǎo);2018年最大節(jié)點(diǎn)容量190T，利用ROADM可望開啟光層波長級(jí)大帶寬顆粒調(diào)度，實(shí)現(xiàn)低功耗/低成本;長遠(yuǎn)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(jí)400G/1T應(yīng)用的最佳選擇。

  長江中下游6省21個(gè)ROADM節(jié)點(diǎn)的骨干區(qū)域網(wǎng)，初期承載了324條100Gb/s，光層直達(dá)，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(shí)現(xiàn)光層動(dòng)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(dòng)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(shí)延最低，波長一跳直達(dá)，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(yùn)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?yàn)?G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(shí)時(shí)性內(nèi)容為界，PDCP層及以上的協(xié)議由CU實(shí)現(xiàn)，PDCP以下的協(xié)議由DU實(shí)現(xiàn)。集中控制CU，便于提供靈活擴(kuò)展和海量連接的高效處理。此外，不處理實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)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(diǎn)，可以映射到不同設(shè)備上，也可以映射為同一物理實(shí)體。

  中近期看，CU/DU合設(shè)是更務(wù)實(shí)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(shí)延，有利于滿足eMBB(低于4ms)與uRLLC(低于1ms)的時(shí)延要求;節(jié)省了一個(gè)網(wǎng)元及中傳接口，可以有效降低網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與運(yùn)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(shí)支持CU的功能，建設(shè)周期相比CU/DU分離要短。

  長遠(yuǎn)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(jìn)。面臨通用平臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)能力限制、與現(xiàn)網(wǎng)管理的協(xié)同、移動(dòng)性管理流程等挑戰(zhàn)。

  5G前傳實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大，要求速率高(25Gbps-100Gbps)、時(shí)延低(100微秒) 、同步時(shí)鐘精度高(單節(jié)點(diǎn)納秒級(jí))。5G前傳基礎(chǔ)對(duì)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(gè)RRU/AAU服務(wù)的用戶數(shù)最少，其成本只能由很少用戶來分?jǐn)?，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(duì)光纖資源消耗大，傳統(tǒng)1個(gè)基站需6根光纖。對(duì)維護(hù)效率影響最大，涉及巨大數(shù)量RRU/AAU的安裝、開通、升級(jí)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(jī)遇

  韋主任表示5G面臨的主要的挑戰(zhàn)，主要包括三個(gè)方面，一個(gè)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(gè)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(shí)能擔(dān)當(dāng)收入大任?垂直行業(yè)對(duì)5G的積極性和迫切性?第三個(gè)是投資回報(bào)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(huì)如何?頻段高、基站多(1.8G的約2倍)、基站貴(目標(biāo)4G的2倍)、功耗高(4G的5倍)、引領(lǐng)的代價(jià)，投資大幅增加，什么業(yè)務(wù)能補(bǔ)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(kuò)容方式。1帶(2-10)可擴(kuò)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(jī)遇，預(yù)計(jì)在5G時(shí)代市場將會(huì)有數(shù)千萬量級(jí)的小基站。

  5G時(shí)代對(duì)光纖數(shù)量需求依然強(qiáng)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(huì)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(shí)際市場預(yù)期的巨大光纖需求波動(dòng)。對(duì)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(shí)代對(duì)高速光模塊來說也是巨大的機(jī)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(jì)整個(gè)5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來數(shù)千萬量級(jí)的25/50/100Gbps高速光模塊用量。進(jìn)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(dòng)WDM器件的發(fā)展。

  最后韋主任表示，5G已成為國家博弈、拉動(dòng)投資、引領(lǐng)科技創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮、發(fā)展新經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)性平臺(tái)，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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代、爭搶市場機(jī)遇、維系發(fā)展和轉(zhuǎn)型。工程設(shè)計(jì)、集成、施工、運(yùn)維，軟件和IT廠家試圖重塑市場格局;運(yùn)營商出于增長、轉(zhuǎn)型和競爭考慮等都將驅(qū)動(dòng)5G的發(fā)展。