為5G準(zhǔn)備光纖

高超

雖然光纖光纜行業(yè)正面臨巨大的挑戰(zhàn)，但可以肯定，這僅僅是暫時的，即將到來的5G時代，將為其帶來更大的價值回報。

英國咨詢機(jī)構(gòu)CRU日前發(fā)布的研究報告顯示，2018年全球光纜消費總量超過了5億纖公里，不過同比增速放緩至4%，為2003年以來的最低水平。全球增速放緩的主要原因可以歸結(jié)在中國市場，2018年底中國國內(nèi)需求出現(xiàn)顯著回落。實際上，CRU估算中國去年需求量縮減了1%，而中國以外的所有市場的光纜安裝總量卻在2017年至2018年間增加了10%。

而且雪上加霜的是，CRU在報告中進(jìn)一步預(yù)測，2019年中國光纖光纜市場消費量將再次下滑，該地區(qū)市場已經(jīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)型期——三大運營商完成了4G和FTTH網(wǎng)絡(luò)的大部分工作，而5G建設(shè)目前僅限于部分城市進(jìn)行大規(guī)模外場試驗。

不過可喜的是，在日前召開的2019年FTTH亞太大會上，與會的產(chǎn)業(yè)鏈代表普遍認(rèn)為，這一“困境”是暫時的，隨著5G建設(shè)在全球同步展開，光纖光纜市場消費量將會放量增長，特別是在中國，5G將是未來幾年內(nèi)光纖需求增長的重要推手。而這個時間點，業(yè)界普遍認(rèn)為是2021年前后。

在當(dāng)前的亞太及全球市場，F(xiàn)TTH光纖寬帶覆蓋率不斷提升，5G在中國與全球市場亦開始進(jìn)入建設(shè)階段，這使得智慧城市、智能汽車、移動物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等新興技術(shù)正逐步走入人們的生活，一個萬物互聯(lián)的時代呼之欲出。長飛光纖光纜股份有限公司總裁莊丹在大會致辭中表示，未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展需要更加穩(wěn)定強大的網(wǎng)絡(luò)支持，而高品質(zhì)的光纖光纜，是構(gòu)建強健基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的必備條件。

5G拉動光纖需求增長

與4G網(wǎng)絡(luò)相比，5G網(wǎng)絡(luò)因其頻率更高，單一基站所覆蓋的面積減小，進(jìn)而需要更多的基站來獲得與4G網(wǎng)絡(luò)同等的覆蓋范圍。

據(jù)工信部公布的數(shù)據(jù)，截至2018年底，中國4G基站數(shù)達(dá)395.8萬個，4G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模位居全球首位，深度覆蓋城市和鄉(xiāng)村。而業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，5G網(wǎng)絡(luò)所需基站數(shù)將是4G的1.5～2倍，這意味著中國未來所需5G基站約800萬個。

眾所周知，基站是由光纖網(wǎng)絡(luò)接入城域網(wǎng)，乃至骨干網(wǎng)的，因此更多的基站意味著需要更多的光纖。而目前在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)劃中，5G前傳所需求的光纖光纜數(shù)量占比是最大的，原因就在于5G基站數(shù)量更多，組網(wǎng)密度更高。

在大會上，中國移動設(shè)計院有線所所長、教授級高級工程師高軍詩指出，4G時代D-RAN建站模式（遠(yuǎn)期來看）已不再適合5G的大規(guī)模超密集天線部署需求，因此C-RAN組網(wǎng)將成為5G無線接入網(wǎng)的主要架構(gòu)。而C-RAN模式主要的特點在于允許AAU按需拉遠(yuǎn)，且考慮到建設(shè)成本和施工條件，光纖直驅(qū)方案可能是應(yīng)用最為廣泛的建設(shè)方式，對光纖的需求將更大。

不僅是5G前傳，5G應(yīng)用同樣是光纖需求上升的重要推手，智慧城市就是其中之一。

中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究部主任、教授級高級工程師王光全表示，智慧城市對電信網(wǎng)提出了新的要求。首先，面向智慧城市的電信網(wǎng)絡(luò)是連接整個城市系統(tǒng)無線/有線傳感器的網(wǎng)絡(luò)，為智慧城市的電網(wǎng)/能源、交通、安防等方面提供直接的解決方案。其次，面向城市中的各種垂直行業(yè)應(yīng)用不僅提出了無線接入需求，也提出了移動邊緣計算的需求，包括光纖、機(jī)房在內(nèi)的電信基礎(chǔ)設(shè)施已成為智慧城市承載的基礎(chǔ)。最后，面向家庭的智慧城市應(yīng)用的AR/VR等各種視頻業(yè)務(wù)對固定接入也提出了更高的要求。

智慧城市是一個覆蓋很廣的概念，同時所要接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備數(shù)量也會增加，這就意味著需求更多的光纖光纜。

5G對光纖性能要求更高

除了促進(jìn)光纖光纜需求量增長之外，5G網(wǎng)絡(luò)需要低時延、大帶寬支持，因而對光纖性能也提出了較高的要求。

為此，長飛光纖光纜股份有限公司首席光纖科學(xué)家Raadjkoermar Matai在演講中，對光纖預(yù)制棒、拉制技術(shù)等從不同角度進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

第一，光纖預(yù)制棒尺寸將發(fā)生較大的變化。Matai指出，1980年預(yù)制棒直徑是5～7毫米，能夠拉制600～900米長的光纖。大約在2002年前后，市場環(huán)境的變化迫使光纖生產(chǎn)行業(yè)開發(fā)新一代光棒，其直徑從80毫米增至150毫米，目前達(dá)到了214毫米，能拉制8500公里長的光纖。未來光棒直徑將提升至220毫米，拉制光纖長度將超過10000公里。

第二，拉制技術(shù)得到進(jìn)一步改進(jìn)。主要表現(xiàn)為：一、生產(chǎn)直徑為230毫米預(yù)制棒的拉絲爐設(shè)計和工藝已準(zhǔn)備就緒;二、采用低碳工藝可提高拉拔速度，目標(biāo)為3500米/分鐘;三、開發(fā)UV-LED技術(shù)減少電力成本及簡化電信塔設(shè)計;四、采用低模量一次涂膜低微彎拉拔工藝;五、采用高Nd拉拔工藝、特殊涂覆配方延長線纜使用壽命;六、設(shè)計最佳的拉拔環(huán)境，提升拉拔防斷的能力;七、設(shè)計并采用低損耗拉拔工藝。

第三，繼續(xù)降低光纖產(chǎn)品的衰減系數(shù)。Matai認(rèn)為，超低衰減光纖能有效降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本。據(jù)估計，衰減系數(shù)每降低0.005dB/km的，將使每鉆頭成本降低4%～6%。

據(jù)介紹，目前采用PCVD技術(shù)制造的摻鍺光纖在1550nm附近的光衰減系數(shù)能達(dá)到0.175dB/km，到2020年有望降低至0.165dB/km。

第四，能夠促進(jìn)新一代通信光纖產(chǎn)品問世。目前運營商采用的全網(wǎng)絡(luò)解決方案分為海底光纜系統(tǒng)、骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、FTTx等多種，其所使用的光纖類型也不相同，比如G.654、G.652.D、G657等。未來，對超低衰減大有效面積光纖（ULL-G.654）、縮小尺寸的彎曲不敏感光纖、高光纖密度的電纜等線纜的需求會有一定增長。此外，多芯光纖（MCF）、少模光纖（FMF）也有一定的需求。不過，Matai指出，用于電信應(yīng)用的MCF和FMF實現(xiàn)商業(yè)化可能需要5～7年。如果光纖消費出現(xiàn)激增或光纖價格減少50%或更多，則需要考慮其他新的光纖光纜生產(chǎn)技術(shù)。

第五，新一代特種光纖也將出現(xiàn)。盡管特種光纖的需求量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于普通光纖，但是在一些特殊領(lǐng)域，特種光纖能夠表現(xiàn)出比普通光纖更高的性能。

顯而易見，在5G萬物互聯(lián)的推動下，互聯(lián)網(wǎng)的速度和帶寬需求正在強勁增長，從而促進(jìn)光纖光纜的需求快速增長。從另一方面考慮，目前的市場低迷將推動該行業(yè)通過智能制造等新技術(shù)手段進(jìn)一步削減成本。最為重要的是，中國擁有足夠的產(chǎn)能、新一代技術(shù)和產(chǎn)品，已經(jīng)為5G需求做好了充分準(zhǔn)備，只欠東風(fēng)。