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支撑全球最大部署,中国5G需要怎样的光网络?

2019-07-10 15:31:03 ag平台官网 阅读

5G已来,产业链正在为建设一张高质量的5G网络而通力合作,那么作为信息通信的基础设施,光网络会在其中扮演什么角色?


在通信网络中,光网络是信息基础设施中的重要组成部分,也是在未找到更好替代品之前,信息通信最好的传输载体。与此同时,5G网络需要满足人与人、人与物、物与物等各种类型的海量连接,流量需求巨大。显然,对于5G网络而言,光纤光缆的需求量将是巨大的。


在此前召开的2019光网络研讨会上,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预计,如果在当前中低频谱下部署5G网络,那么各类基站至少需要几亿芯公里光纤,高速光模块需求量也要达到数千万级。若启用更高频段的毫米波,基站需求量还会大幅增加。


5G对光纤光缆有哪些新要求?


为了满足更为丰富的5G应用,运营商都在对现有网络进行重新规划和设计。同样,新的网络架构也对光纤光缆提出了新的要求。


据长飞光纤光缆股份有限公司日前发布的《5G时代光纤光缆应用白皮书》显示,5G承载网对光纤光缆提出了三大新要求。


首先,光纤光缆产品既要符合当前应用要求,又要满足未来技术升级或需求增长的需求。当前5G网络架构以及技术方案的选择仍然存在着一定的不确定性,如独立组网和非独立组网方案,在前传段存在着不同的技术方案,而不断增长的业务需求也将带动相关技术不断演进。光纤光缆作为基础物理层,不仅要考虑满足当前的应用要求,也要考虑兼容未来发展需要。


其次,需要适应复杂应用环境,实现高效灵活的部署开通。考虑到未来5G需要在复杂布线环境中进行大规模的基站部署,以及在数据中心内部高密度布线,抗弯曲性能将是5G承载网以及数据中心内光纤光缆最重要的特点之一;能够进行光电同传的光电复合光缆以及拉远光缆也会在5G前传段发挥巨大的作用;而在管网资源紧张的城市热点地区,小外径光缆以及微簇光缆又可以协同5G网络实现灵活高效的开通。


最后,技术方案要成熟可靠,以实现较低的运营维护成本。在接入和汇聚层,为了配合高效率网络部署和开通要求,采用新型的小型化、高密度气吹微管微缆敷设技术,可以有效提高承载网建设的效率,降低运营维护的成本。在特定场景下,使用生物防护光缆也可以增加5G承载网的可靠性。

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哪些光纤光缆能够满足这些要求?


目前,运营商处于网络部署阶段,在这一阶段,5G前传通常是资源投入最多的地方。据悉,在当前的网络部署规划中,由于5G所使用频率较高,信号穿越障碍物的能力弱于4G,因此除了需要部署室外宏站之外,还要通过小基站做好室内覆盖。


其中,室外宏站的部署环境相对简单,一般会以光纤直连为主,局部光纤资源不足的地区,可通过设备承载方案作为补充。其所使用的光纤一般为G.652.D光纤,光模块则以25Gb/s灰光模块为主,部分承载方案会使用不同速率的彩光模块、双纤双向或单纤双向彩光模块。


如果是室内部署,需要考虑室内多边角环境,对线缆的抗弯曲性能要求较高,因此需要使用G.657.A2/B3弯曲不敏感光纤进行布线。


与此同时,若考虑以后5G供应链以及核心元器件的多样性和开放性,未来使用有源以太网方案直接供电的方式可能会受到限制,光电复合缆在未来可能会有更广泛的应用。


5G中回传涵盖汇聚层和核心层两部分,其中汇聚层的管道资源相对有限,特别是城市内主干道的管线资源都比较紧张。而汇聚层的带宽需求会随着5G应用的增多逐渐增加,这时在有限的管道资源下,就需要考虑体积更小的小外径光缆和气吹微缆,以提高光纤的密度和管道空间的利用率。


5G网络不仅要满足人与人的连接,还要满足人与物、物与物的连接,显然连接是海量的,所需带宽也比4G要大得多,因此在核心层需要引入更大带宽的系统来满足这些巨量的连接和流量,这也是400G系统出现的原因所在。从传输技术角度上分析,400G比100G有更高的频谱效率、更低的单位比特成本和更低的功耗优势,但也面临高阶调制系统带来的更高OSNR以及更低非线性效应方面的要求。面对这些要求,G.654.E光纤较G.652.D光纤具有更大的性能优势,因此在核心层和400G系统骨干网中,前者需求会逐渐增多。


光模块方面,城域汇聚层及核心层多采用100Gb/s、200Gb/s、400Gb/s等速率的DWDM彩光模块。其中50G和100G光模块需求所占比重较大,且部分运营商已开始部署此类光模块。


不仅如此,在网络云化和企业上云进程的加快,数据中心将是未来5G发展的热点。而随着数据中心对网络带宽需求的不断增长,数据中心内部传输速率开始向25G/100G、200G/400G方向演进,而且还需要支持多波长复用技术的带宽高带宽性能以及有益的抗弯性能,此时弯曲不敏感OM4和OM5多模光纤就成为数据中心建设的热点光纤。


光通信厂商准备好了吗?


如果从应用角度上来讲,国内大多数光通信厂商都有能力生产G.652.D、G.657系列单模光纤以及配套光缆,长飞、烽火、亨通光电等部分巨头还能推出G.654.E单模光纤、OM4/OM5多模光纤产品和中低速率光模块,而且随着5G商用进程的加速,上述厂商也都加快了更低衰减、更高传输速率的光纤新品的研发。


但是,国内厂商并非没有软肋,特别是在光模块上。据一位光通信厂商负责人介绍,目前国内大多数厂商能够生产长距离传输的中低速率光模块和配套光电芯片,而且在数据中心用光模块方面,国内厂商也能生产400G高速光模块产品,但是长距离高速光模块产品的研发,国内企业还有一定的差距。


据悉,相比中低速率光模块,400G高速、长距离传输光模块技术含量更高,对OSNR、CD(色度色散)、PMD(偏振模色散)和非线性的要求越来越高,特别是需要一种高端电芯片支持,而这正是国内厂商不足的地方。


尽管如此,5G已来,国内光通信厂商通过努力业已能够支持中国5G的建设,并且还将与国外厂商通力合作,共同赋能5G未来。