5G發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急是光纖到基站

5G的成功商用離不開承載網(wǎng)的支撐，目前業(yè)界各方紛紛在5G承載領(lǐng)域發(fā)力。傳統(tǒng)設(shè)備面臨更新?lián)Q代，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，業(yè)界普遍認(rèn)為5G承載技術(shù)變革“窗口期”來(lái)臨。

德勤此前發(fā)布的《通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)——對(duì)末端光纖的需求》咨詢報(bào)告指出，5G無(wú)線的成功取決于末端光纖，然而美國(guó)的網(wǎng)絡(luò)沒有足夠的光纖密度支撐未來(lái)5G應(yīng)用的帶寬需求;如果沒有更多的末端光纖，運(yùn)營(yíng)商則無(wú)法支撐2016-2021年之間預(yù)期達(dá)4倍以上的移動(dòng)數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)。該報(bào)告預(yù)測(cè)在未來(lái)5~7年內(nèi)，僅在美國(guó)就需要投資1300億~1500億美元的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，以充分支持5G的寬帶競(jìng)爭(zhēng)、農(nóng)村覆蓋和無(wú)線加密?？梢?，5G發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急是光纖到基站。

5G承載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)相較4G的變化將不僅體現(xiàn)在光纖需求劇增之上，5G承載不再和4G一樣只有前傳和回傳網(wǎng)，而是分為前傳、中傳和回傳。5G對(duì)核心網(wǎng)、中傳/回傳、前傳等都提出了更高的要求。目前5G承載總體架構(gòu)和接口需求已逐步清晰。

5G前傳尤為關(guān)鍵，針對(duì)不同光纖資源選擇不同方案

在5G傳輸中，5G前傳難度最大、成本最敏感、對(duì)維護(hù)效率影響最大。在技術(shù)方面，5G速率高、時(shí)延低、同步時(shí)鐘精度高。在成本方面，5G前傳中的RRU/AAU數(shù)量巨大，成本占接入承載網(wǎng)50%多;而且5G前傳最靠近用戶，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(lái)分?jǐn)?，成本十分敏?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。在維護(hù)方面，5G前傳涉及巨大數(shù)量RRU/AAU的安裝、開通、升級(jí)等，對(duì)維護(hù)效率影響最大。

5G前傳存在無(wú)源WDM、有源單纖雙向OTN/WDM、SPN前傳設(shè)備組網(wǎng)等多種部署方案。具體選擇哪種組網(wǎng)方案，組網(wǎng)的性能和成本十分關(guān)鍵。

在5G前傳技術(shù)方案選擇上，工業(yè)和信息化部通信科技委常務(wù)副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂平表示：“在光纖資源豐富的地區(qū)，可采用25G BiDi光纖直連方案，一根光纖一個(gè)扇區(qū);對(duì)于光纖資源不足的區(qū)域，可采用WDM/OTN、WDM方案，一根光纖一個(gè)基站;而接入主干光纖不足的地區(qū)，可采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)WDM PON技術(shù)，一根光纖N個(gè)基站。

在中國(guó)電信北京研究院網(wǎng)絡(luò)研發(fā)與運(yùn)營(yíng)支持部副主任李俊杰看來(lái)，5G前傳以光纖直驅(qū)為主，對(duì)光纖資源不足的區(qū)域引入WDM技術(shù)進(jìn)行彌補(bǔ)。除了光纖資源不足之外，5G前傳還面臨著工作溫度與功率預(yù)算的挑戰(zhàn)?；谝陨咸魬?zhàn)，在C-RAN場(chǎng)景，中國(guó)電信推薦采用25G BiDi技術(shù)方案，該方案節(jié)省50%光纖資源，能實(shí)現(xiàn)上下行等距，有利于高精度同步。李俊杰透露，中國(guó)電信牽頭在CCSA立項(xiàng)制定用于5G前傳的25G BiDi光模塊標(biāo)準(zhǔn)，已初步完成樣品測(cè)試。

OTN/WDM是5G承載技術(shù)優(yōu)異選擇

李俊杰稱，5G承載網(wǎng)是5G網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，而OTN/WDM技術(shù)由于具備大帶寬、低時(shí)延、高可靠、高精度時(shí)鐘同步、高靈活性和智能化等網(wǎng)絡(luò)特性優(yōu)勢(shì)，將是5G承載技術(shù)方案的優(yōu)異選擇。而且，OTN經(jīng)多年發(fā)展，技術(shù)穩(wěn)定可靠，并有成熟的體系化標(biāo)準(zhǔn)支撐，可以在已經(jīng)規(guī)模部署的OTN現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，能夠以最優(yōu)成本快速滿足5G承載網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求。

據(jù)悉，OTN/WDM不僅面向5G，還可以打造一張綜合業(yè)務(wù)承載網(wǎng)，將為固定寬帶、云和政企專線等業(yè)務(wù)，并提供統(tǒng)一的綜合承載服務(wù)。

而在中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院首席專家唐雄燕看來(lái)，滿足5G承載需求是城域承載網(wǎng)發(fā)展的重要目標(biāo)。從整個(gè)5G承載的角度看，傳送承載網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)層面，核心匯聚層和接入層。由于城域承載網(wǎng)的兩層不完全與5G網(wǎng)絡(luò)的前傳、中傳、回傳一一對(duì)應(yīng)，因此城域承載網(wǎng)兩大層面的技術(shù)手段不強(qiáng)求端到端的統(tǒng)一性，但希望利用SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)端到端的編排。城域承載網(wǎng)建設(shè)根據(jù)5G等業(yè)務(wù)需求逐步演進(jìn)，不強(qiáng)求一步到位。

SPN完成多廠家互聯(lián)互通，將建立SPN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟

除了中國(guó)電信主推的M-OTN和中國(guó)聯(lián)通主推的IPRAN升級(jí)技術(shù)外，中國(guó)移動(dòng)主推的切片分組網(wǎng)(SPN)也已經(jīng)成為5G傳送網(wǎng)的主流技術(shù)之一。目前，SPN產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)正在成熟，芯片、模塊、設(shè)備、測(cè)試儀表等都逐步推出了SPN產(chǎn)品。

中國(guó)移動(dòng)通信研究院網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)研究所副主任研究員程偉強(qiáng)表示，SPN的產(chǎn)生主要面對(duì)的是整個(gè)傳送網(wǎng)。5G與下一代傳送網(wǎng)的急切需求以及技術(shù)的發(fā)展共同推動(dòng)5G傳輸重構(gòu)，也構(gòu)成了SPN的兩大驅(qū)動(dòng)力。

其中，SPN光控面及軟件應(yīng)引入原生SDN控制面實(shí)現(xiàn)跨層融合。功能需求方面，要求SPN除繼承PTN運(yùn)維和電信級(jí)保護(hù)優(yōu)勢(shì)外，還要通過(guò)SDN集中控制面增強(qiáng)業(yè)務(wù)動(dòng)態(tài)能力。因此在設(shè)計(jì)上，需要采用“管控一體，集中為主，分布為輔”的思路，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)控制，控制面由設(shè)備側(cè)輕量級(jí)控制和控制器集中化控制功能共同構(gòu)成。而在SPN光層及模塊方面，中國(guó)移動(dòng)將采用以太網(wǎng)光模塊構(gòu)建DWDM光層網(wǎng)絡(luò)，在前傳方面;以光纖直驅(qū)為主，需要大芯數(shù)光纖，關(guān)注25GE BiDi模塊;在中回傳中，接入以太灰光，匯聚/核心DWDM相干組網(wǎng)。

據(jù)悉，從2017年9月至今，中國(guó)移動(dòng)經(jīng)過(guò)三大階段實(shí)驗(yàn)室測(cè)試驗(yàn)證，SPN的關(guān)鍵技術(shù)、組網(wǎng)保護(hù)方案和多業(yè)務(wù)承載能力基本成熟，主要包括FlexE接口、切片以太網(wǎng)交叉、OAM和保護(hù)技術(shù)、基于SR-TP面向連接的源路由分組隧道技術(shù)、融合SDN的集中管控系統(tǒng)等。

中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所寬帶網(wǎng)絡(luò)研究部副主任李芳建議，面向5G和專線業(yè)務(wù)應(yīng)用，SPN需重點(diǎn)加強(qiáng)SR+SDN的集中管控系統(tǒng)的功能易用性，包括業(yè)務(wù)、隧道和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的自動(dòng)化配置、網(wǎng)絡(luò)性能數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)分析等運(yùn)維能力，支撐面向業(yè)務(wù)SLA的網(wǎng)絡(luò)資源切片的租售業(yè)務(wù)發(fā)展。為了推動(dòng)SPN產(chǎn)業(yè)鏈的完善，儀表廠商需加快FlexE和SR+FlexE測(cè)試儀表的功能研發(fā)，更好地滿足未來(lái)SPN設(shè)備研發(fā)測(cè)試、集采測(cè)試、控制器綜合評(píng)估測(cè)試等需求。

目前，SPN已形成國(guó)內(nèi)外廠家廣泛參與的良好產(chǎn)業(yè)形勢(shì)。中國(guó)移動(dòng)已于近期實(shí)現(xiàn)SPN多廠家互通。程偉強(qiáng)指出，在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)合作伙伴的通力協(xié)助下，中國(guó)移動(dòng)即將完成實(shí)驗(yàn)網(wǎng)建設(shè)，SPN試點(diǎn)將于9月中旬開始面向端到端的關(guān)鍵功能及技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，形成端到端網(wǎng)絡(luò)能力。2019年進(jìn)一步開展面向商用的規(guī)模試點(diǎn)測(cè)試。“綜合近期的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，中國(guó)移動(dòng)5G傳輸已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，SPN即將開啟承載新時(shí)代。”程偉強(qiáng)如是說(shuō)。

中國(guó)移動(dòng)通信研究院網(wǎng)絡(luò)與IT技術(shù)研究所副所長(zhǎng)李晗透露，中國(guó)移動(dòng)將構(gòu)建一個(gè)面向推動(dòng)SPN傳送網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的組織，聯(lián)合運(yùn)營(yíng)商、科研院所、設(shè)備商、器件商、芯片商等傳送網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，形成端到端產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，產(chǎn)學(xué)研各界共同協(xié)作，在標(biāo)準(zhǔn)推進(jìn)制定、技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新、測(cè)試驗(yàn)證及試點(diǎn)規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域合作，推動(dòng)新一代切片分組傳送網(wǎng)技術(shù)和方案規(guī)模商用進(jìn)程，形成全球新一代傳送網(wǎng)。

多方案需求同存異，共享產(chǎn)業(yè)鏈

5G中回傳三種技術(shù)方案需求同存異、協(xié)調(diào)發(fā)展和共享產(chǎn)業(yè)鏈。其中，SPN和IPRAN增強(qiáng)方案在5G回傳的技術(shù)方案上融合趨勢(shì)日益明顯，主要差異是SR的IGP/BGP協(xié)議選擇和SDN管控方式，以及是否采用SCL的TDM隧道支持硬隔離的網(wǎng)絡(luò)切片;M-OTN方案在L2以上主要借鑒IPRAN或SPN技術(shù)，主要差異是L1的TDM隧道和物理鏈路采用OTN的的ODU和FlexO方案。

三大方案在L0 WDM光層存在低成本高速光網(wǎng)絡(luò)的共性需求，應(yīng)聯(lián)合推動(dòng)城域低成本光模塊和共享產(chǎn)業(yè)鏈，降低建網(wǎng)成本。

“由于三大運(yùn)營(yíng)商的4G承載網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀存在差異，因此5G承載的技術(shù)演進(jìn)路線會(huì)有所不同，技術(shù)方案選擇的決定因素需重點(diǎn)考慮網(wǎng)絡(luò)綜合成本和產(chǎn)業(yè)成熟度。”中國(guó)信息通信研究院技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究所副所長(zhǎng)張海懿指出。

需要注意的是，光模塊成為5G承載低成本、廣覆蓋的關(guān)鍵要素，5G時(shí)代光模塊數(shù)量需求巨大，更高速率、更長(zhǎng)距離、更低成本和功耗的光模塊需求迫切;業(yè)界針對(duì)高速率、低成本光模塊已經(jīng)展開廣泛討論，面向5G承載的光模塊技術(shù)方案需根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景、成本等綜合因素適需選擇。