中國5G需要怎樣的光網(wǎng)絡(luò)？

高超

5G已來，產(chǎn)業(yè)鏈正在為建設(shè)一張高質(zhì)量的5G網(wǎng)絡(luò)而通力合作，那么作為信息通信的基礎(chǔ)設(shè)施，光網(wǎng)絡(luò)會在其中扮演什么角色？

在通信網(wǎng)絡(luò)中，光網(wǎng)絡(luò)是信息基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，也是在未找到更好替代品之前，信息通信最好的傳輸載體。與此同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)需要滿足人與人、人與物、物與物等各種類型的海量連接，流量需求巨大。顯然，對于5G網(wǎng)絡(luò)而言，光纖光纜的需求量將是巨大的。

在此前召開的2019光網(wǎng)絡(luò)研討會上，工信部通信科技委常務(wù)副主任、中國電信科技委主任韋樂平預(yù)計(jì)，如果在中低頻譜下部署5G網(wǎng)絡(luò)，那么各類基站至少需要幾億芯公里光纖，高速光模塊需求量也要達(dá)到數(shù)千萬級。若啟用更高頻段的毫米波，基站需求量還會大幅增加。

5G對光網(wǎng)絡(luò)有哪些新要求？

為了滿足更為豐富的5G應(yīng)用，運(yùn)營商都在對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新規(guī)劃和設(shè)計(jì)。同樣，新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也對光纖光纜提出了新的要求。

據(jù)長飛光纖光纜股份有限公司日前發(fā)布的《5G時(shí)代光纖光纜應(yīng)用白皮書》顯示，5G承載網(wǎng)對光纖光纜提出了三大新要求。

首先，光纖光纜產(chǎn)品既要符合當(dāng)前應(yīng)用要求，又要滿足未來技術(shù)升級或需求增長的需求。當(dāng)前5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及技術(shù)方案的選擇仍然存在著一定的不確定性，如獨(dú)立組網(wǎng)和非獨(dú)立組網(wǎng)方案，在前傳段存在著不同的技術(shù)方案，而不斷增長的業(yè)務(wù)需求也將帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)不斷演進(jìn)。光纖光纜作為基礎(chǔ)物理層，不僅要考慮滿足當(dāng)前的應(yīng)用要求，也要考慮兼容未來發(fā)展需要。

其次，需要適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高效靈活的部署開通?？紤]到未來5G需要在復(fù)雜布線環(huán)境中進(jìn)行大規(guī)模的基站部署，以及在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部高密度布線，抗彎曲性能將是5G承載網(wǎng)以及數(shù)據(jù)中心內(nèi)光纖光纜最重要的特點(diǎn)之一;能夠進(jìn)行光電同傳的光電復(fù)合光纜以及拉遠(yuǎn)光纜也會在5G前傳段發(fā)揮巨大的作用;而在管網(wǎng)資源緊張的城市熱點(diǎn)地區(qū)，小外徑光纜以及微簇光纜又可以協(xié)同5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)靈活高效的開通。

最后，技術(shù)方案要成熟可靠，以實(shí)現(xiàn)較低的運(yùn)營維護(hù)成本。在接入和匯聚層，為了配合高效率網(wǎng)絡(luò)部署和開通要求，采用新型的小型化、高密度氣吹微管微纜敷設(shè)技術(shù)，可以有效提高承載網(wǎng)建設(shè)的效率，降低運(yùn)營維護(hù)的成本。在特定場景下，使用生物防護(hù)光纜也可以增加5G承載網(wǎng)的可靠性。

哪些光纖光纜能滿足要求？

目前，運(yùn)營商處于網(wǎng)絡(luò)部署階段，在這一階段，5G前傳通常是資源投入最多的地方。據(jù)悉，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)部署規(guī)劃中，由于5G頻率較高，信號穿越障礙物能力弱于4G，因此除了需要部署室外宏站之外，還要通過小基站做好室內(nèi)覆蓋。

其中，室外宏站的部署環(huán)境相對簡單，一般會以光纖直連為主，局部光纖資源不足的地區(qū)，可通過設(shè)備承載方案作為補(bǔ)充。其所使用的光纖一般為G.652.D光纖，光模塊則以25Gb/s灰光模塊為主，部分承載方案會使用不同速率的彩光模塊、雙纖雙向或單纖雙向彩光模塊。

如果是室內(nèi)部署，需要考慮室內(nèi)多邊角環(huán)境，對線纜的抗彎曲性能要求較高，因此需要使用G.657.A2/B3彎曲不敏感光纖進(jìn)行布線。

與此同時(shí)，若考慮以后5G供應(yīng)鏈以及核心元器件的多樣性和開放性，未來使用有源以太網(wǎng)方案直接供電的方式可能會受到限制，光電復(fù)合纜在未來可能會有更廣泛的應(yīng)用。

5G中回傳涵蓋匯聚層和核心層兩部分，其中匯聚層的管道資源相對有限，特別是城市內(nèi)主干道的管線資源都比較緊張。而匯聚層的帶寬需求會隨著5G應(yīng)用的增多逐漸增加，這時(shí)在有限的管道資源下，就需要考慮體積更小的小外徑光纜和氣吹微纜，以提高光纖的密度和管道空間的利用率。

5G網(wǎng)絡(luò)不僅要滿足人與人的連接，還要滿足人與物、物與物的連接，顯然連接是海量的，所需帶寬也比4G要大得多，因此在核心層需要引入更大帶寬的系統(tǒng)來滿足這些巨量的連接和流量，這也是400G系統(tǒng)出現(xiàn)的原因所在。從傳輸技術(shù)角度上分析，400G比100G有更高的頻譜效率、更低的單位比特成本和更低的功耗優(yōu)勢，但也面臨高階調(diào)制系統(tǒng)帶來的更高光信噪比以及更低非線性效應(yīng)方面的要求。面對這些要求，G.654.E光纖較G.652.D光纖具有更大的性能優(yōu)勢，因此在核心層和400G系統(tǒng)骨干網(wǎng)中，對前者的需求會逐漸增多。

光模塊方面，城域匯聚層及核心層多采用100G、200G、400G等DWDM彩光模塊。其中50G和100G光模塊需求所占比重較大，且部分運(yùn)營商已開始部署此類光模塊。

不僅如此，隨著網(wǎng)絡(luò)云化和企業(yè)上云進(jìn)程的加快，數(shù)據(jù)中心將是未來5G發(fā)展的熱點(diǎn)。而隨著數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的不斷增長，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部傳輸速率開始向25G/100G、200G/400G方向演進(jìn)，而且還需要支持多波長復(fù)用技術(shù)的寬帶高帶寬性能以及有益的抗彎性能，此時(shí)彎曲不敏感OM4和OM5多模光纖就成為數(shù)據(jù)中心建設(shè)的熱點(diǎn)光纖。

光通信廠商準(zhǔn)備好了嗎？

如果從應(yīng)用角度上來講，國內(nèi)大多數(shù)廠商都有能力生產(chǎn)G.652.D、G.657系列單模光纖以及配套光纜，長飛、烽火、亨通光電等部分巨頭還能推出G.654.E單模光纖、OM4/OM5多模光纖產(chǎn)品和中低速率光模塊，而且隨著5G商用進(jìn)程的加速，上述廠商也都加快了更低衰減、更高傳輸速率的光纖新品的研發(fā)。

但是，國內(nèi)廠商并非沒有軟肋，特別是在光模塊上。據(jù)一位光通信廠商負(fù)責(zé)人介紹，目前國內(nèi)大多數(shù)廠商能夠生產(chǎn)長距離傳輸?shù)闹械退俾使饽K和配套光電芯片，而且在數(shù)據(jù)中心用光模塊方面，國內(nèi)廠商也能生產(chǎn)400G高速光模塊產(chǎn)品，但是長距離高速光模塊產(chǎn)品的研發(fā)，國內(nèi)企業(yè)較國外廠商還有一定差距。

據(jù)悉，相比中低速率光模塊，400G高速、長距離傳輸光模塊技術(shù)含量更高，對光信噪比、色度色散、偏振模色散和非線性的要求越來越高，特別是需要一種高端電芯片支持，而這正是國內(nèi)廠商不足的地方。

盡管如此，5G已來，國內(nèi)光通信廠商通過努力業(yè)已能夠支持中國5G的建設(shè)，并且還將與國外廠商通力合作，共同賦能5G未來。