5G时代光网络的机会与挑战

高超

5G的竞争正演变为一场光纤基础设施的竞争。

日前在2018中国光网络研讨会暨中国FTTH论坛上，工信部通信科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平表示，电信网全程6900公里的端到端假设参考数字通道（HRP）的99.9%依靠光纤传输，而5G可达99.99%，显然移动网，尤其是5G的发展将更加依赖光网络的支撑。

因此，在5G网络正式商用之前，运营商都在积极部署和扩容新一代光纤网络，因为“光网络的巨大可用频谱、超大容量、超高速率是5G网络的最理想承载技术。”韦乐平指出。

据了解，中国电信的光网络建设已经迈入2.0时代。主要标志为，其传输链路已实现光纤化，正向400Gbps演进；接入网馈线段基本实现光化，正在推进配线段和引入线光化；传输节点引入光交换，特别是中国电信骨干网长江中下游已全面部署ROADM，形成区域全光网，开启了从电节点向全光节点，从点到点链路再到光层网状动态组网的战略升级。

中国联通亦没有落后正在建设超高速超大带宽超长距离的灵动骨干网。中国联通网络技术研究院网络技术研究部主任王光全表示，中国联通400WDM骨干网已商用部署，G.654.E光纤正式商用采购部署，环京津冀ROADM区域组网正在部署更多节点，并且建设OTN精品网，承载金融等高价值客户。

而中国移动也在进行全光网的部署，每年超大规模的光纤光缆集采就是最好的证明。

三大运营商的全光网建设推动了光纤光缆需求量的持续上涨，同时也对光网络提出了更高的要求。

光纤基础设施面临挑战

5G的高速率、高频段对光纤网的容量和光纤连接密度要求很高，而且某些业务要求很低的时延。同时，5G光纤网除了连接外，其网络結构、功能分布、拓扑、设备形态乃至传输媒质都将发生重要变化，这意味着5G时代，光纤基础设施面临着诸多挑战。

韦乐平指出，挑战体现在两个方面。一方面，5G标准引入了全新的云化网络架构和新的接口，要求基础光纤网络以1/10的4G时延支持十倍的4G速率，压力巨大。另一方面，5G为了保持网络的经济可行性，要求光纤网络从架构到技术实现创新，从而能控制日益增长的基础光纤基础设施成本。

显然，能最大限度控制成本增长的方法就是充分利用已有FTTH的光纤基础设施，包括机房机柜、管道管孔、杆路、ODN、光缆、光纤等等，实现固移基础资源的共享。

运营商推动固移基础资源共享有四个优势。

一是节省投资，加快工程进度。韦乐平认为，在城市地区，未来5G会同时采用厘米波和毫米波，每平方公里覆盖的物理基站密度会多几倍，覆盖的光纤连接数可能达几十上百，而固网FTTH覆盖用户达几千，光纤连接数达几千乃至上万。可见，FTTH的光纤连接密度至少是5G的10倍，现有FTTH光纤设施完全有能力容纳5G，而且据测算，采用固移共享可为运营商节约多至50%的投资。

二是扩展性好。随着5G用户数的增加、新业务的应用和消耗流量的增加，5G无线接入网的容量需求会持续增长，而基于各类PON技术的FTTH具有很好的长期演进和升级能力，可以在同样的光纤基础设施上提供至少几十倍的容量扩展空间。

三是服务质量好。韦乐平表示，FTTH具备高质量QoS能力，能很好支持语音、数据和视频三重业务，完全可以支持5G业务。

四是同步部署方便高效。5G必须支持基于分组和基于物理层同步，实际网络往往没有外部时钟可接入或接入成本高，而PON具有适配的架构特性和有效的可调同步算法。

光通信诞生四大赢家

尽管面临一系列挑战，但是不可否认全光网是5G最理想的基础，因而随着5G时代的到来，光通信迎来更大的发展机遇，诞生四个赢家。

第一受益者是光纤。据预测，按现有3.5GHz频段考虑，由于频段高、覆盖差，该频段比1.8GHz频段差14dB，其基站数可能是后者的两倍，倘若将毫米波应用考虑在内，基站数还会大幅增加，这意味着假如按照5G基站光纤用量是4G的两倍来计算，那么5G基站建设用光纤将至少有几亿芯公里的空间。值得注意的是，韦乐平还指出，适用前传的单多模通用光纤也将迎来新的发展机遇。

第二受益者是光模块。据预测，假设3.5GHz的5G基站数是1.8GHz的4G基站数的两倍，基站按三扇区考虑，网络架构按照大集中、小集中和不集中考虑，整个5G网络会带来数千万量级的25/50Gbps高速光模块用量。如果进一步考虑我国数据中心的巨大发展空间，则高速光模块用量的增长空间更加可观。

第三个受益者是高速光接入网系统。韦乐平指出，5G新架构使回传/前传容量扩大几十倍，达数十上百Gbps量级，需引入基于25/50Gbps的无源WDM、有源WDMOTN/M-OTN、SPN、WDMPON，对可调激光器、高速光模块和WDM需求巨大。不仅如此，eCPRI系统将成为主导的底层接口技术；而且还将引入FlexE接口支持网络切片；EVPN和SR简化控制协议，以增强灵活调度能力；引入SDN架构实现业务自动发放和灵活调整。

第四个受益者将是FTTH。在5G商用临近之际，许多业内人士开始质疑5G会不会取代FTTH，但是在工信部通信科技委专职常委毛谦看来，5G不会取代FTTH，反而还会给后者带来更大的发展机遇。他认为，5G所使用频谱较高，穿墙能力较弱，甚至毫米波信号不能穿透外墙，无法到达家庭内部。因此，部署能到达家庭内部ONT的FTTH网络，以WiFi提供与家庭中设备的最终连接很可能继续占主导地位。

此外，5G也将推动城域网和骨干网的容量升级需求。据预测，在城域网中，5G流量将逐渐趋近固网流量；在骨干网中，5G的流量占比也将大幅提升。而光网和IP网也需要大幅扩容升级，这意味着全光网2.0也迎来了发展新机遇。