5G回程將成為光通信領(lǐng)域下一個增長點

　　據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，到2020年5G標準確立之時，5G移動服務(wù)才會正式開啟。前幾代移動通信首先帶來了數(shù)據(jù)，然后將視頻傳輸?shù)絻H限語音的平臺上。而5G將增加對來自物聯(lián)網(wǎng)(IoT)流量的支持，極大地提升網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)量。雖然4G LTE可以被視為有線寬帶的替代品，但是5G強大的性能將足以讓一些用戶避開Wi-Fi而直接使用5G服務(wù)。結(jié)合新的移動物聯(lián)網(wǎng)流量，從而導(dǎo)致移動流量出現(xiàn)前所未有的激增。

　　隨著5G的推出，移動服務(wù)預(yù)期的這種深刻變化勢必將會為光網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)造新的機會。CIR發(fā)表的最新分析報告表明，5G部署將意味著移動回程中更多的光纖，尤其是PONs。

　　所有這一切都會導(dǎo)致光纖成為5G部署提出的數(shù)據(jù)速率和延遲問題的最佳解決方案，同時也淡化了光網(wǎng)絡(luò)通常是最昂貴的回程解決方案這一事實。

　　更多光纖投入

　　移動回程的整體投資在今后十年內(nèi)不太可能增加。然而，CIR估計，全球近60%的移動回程傳輸設(shè)備投資將在2022年轉(zhuǎn)向光鏈路，而2017年則低于50%。

(FSO即自由空間光通信;mmWave即毫米波)

　　鑒于最新版本4G LTE手機的上傳速率為300 Mbps，5G終端則需要提供10 Gbps的上傳速度。類似地，4G LTE可以實現(xiàn)45毫秒延遲，而5G延遲則為1毫秒。并不是所有的5G應(yīng)用都需要上述性能水平，但是那些5G特定的先進服務(wù)如自動駕駛汽車、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實等，都需要1毫秒或更低延遲。

　　鑒于此，5G回程勢必將在未來十年內(nèi)為光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)帶來新的收益。CIR分析表明，到2026年，5G回程光纖基礎(chǔ)設(shè)施的年投資將達到15億美元。毫米波(mmWave)也將發(fā)揮以下重要作用：提供令人印象深刻的延遲，成本大幅下降等。80GHz毫米波提供了極低的延遲以及10Gbps的數(shù)據(jù)速率，但是傳輸距離只有3公里。

　　5G回程成為PONs新發(fā)展方向

　　即使存在技術(shù)上的優(yōu)勢，但是昂貴的光纖依然成為了一個選擇，即使其可以通過進行微型挖掘隧道方式來削減其安裝成本。無源光網(wǎng)絡(luò)(PONs)為降低成本提供了更具戰(zhàn)略意義的解決方案，并降低了與光纖相關(guān)的成本。5G回程中的用例是因為PON共享光纖并且只使用無源組件，它們可以滿足5G的延遲、數(shù)據(jù)速率和距離要求，而與其他非光纖傳輸技術(shù)的成本差異不大。

　　目前，用于5G回程最適合的PON技術(shù)是NG-PON2。NG-PON2可以支持四個獨立的全雙工10-Gbps饋送。這就是5G回程所需要的，而且每個波長使用以太網(wǎng)傳送5G數(shù)據(jù)包信息。Verizon已經(jīng)選擇了該技術(shù)用于其未來的5G回程。思科、諾基亞、華為、Calix、ADTRAN、愛立信以及諾基亞都積極參與開發(fā)此5G回程技術(shù)。

　　CIR預(yù)計，2022年NG-PON2和類似先進PONs技術(shù)的投資額將達到8.9億美元。對光纖回程的其他投資渠道部門來自其他PON技術(shù)以及其他非PON光纖。

　　PON在數(shù)據(jù)傳輸速率和覆蓋面發(fā)展的方向?qū)⑦h遠超過光纖到戶的要求，使PON成為本地環(huán)路和城域網(wǎng)絡(luò)強大而有潛力的技術(shù)選擇。

　　雖然在5G回程中形成光鏈路市場的主要因素是數(shù)據(jù)速率、延遲和成本，但是我們注意到，5G回程架構(gòu)與4G LTE及更早技術(shù)之間的差異將會有所不同。特別是去程和回程之間的界限將發(fā)生變化，移動基礎(chǔ)設(shè)施的這種重新設(shè)計也將影響光纖在回程中的使用。

　　也許最明顯的方式將是CPRI(通用公共無線接口)，它是目前用于蜂窩塔無線電(遠程無線電頭端---RRH)和移動網(wǎng)絡(luò)控制骨干之間連接的標準接口。CPRI于2003年首次定義，旨在用作光纖接口，以取代當時連接到蜂窩塔的銅纜。

　　CPRI的數(shù)據(jù)速率從614Mbps到10Gbps，這在當時似乎已經(jīng)足夠了，但在5G時代可能遠遠不夠。特別是設(shè)備供應(yīng)商為其4G / 5G設(shè)備采用了多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)。MIMO同時使用了多個發(fā)射器和接收器，從而提高了數(shù)據(jù)速率要求。CPRI無法很好的適應(yīng)5G時代對較大數(shù)量天線的需求，主要是因為MIMO。

　　但是CPRI并不會很快消退，而是將繼續(xù)嵌入到大多數(shù)集中式無線接入網(wǎng)絡(luò)(C-RAN)架構(gòu)中。然而，關(guān)于CPRI是否支持適合5G數(shù)據(jù)速率的討論越來越多。有一些談?wù)摫硎緦⑼ㄟ^利用現(xiàn)有的分組網(wǎng)絡(luò)減少CPRI的壓力，但這只是一個權(quán)宜之計。從長遠來看，必須有一個取代CPRI的方法。

　　IEEE目前正通過其下一代去程接口組(NGFI 1914.1 Working Group)來解決這一問題。這個工作組是為了定義移動去程流量的傳輸架構(gòu)而成立的。NGFI將重新構(gòu)建，從而使得去程作為響應(yīng)于動態(tài)有效載荷變化的帶寬自適應(yīng)的多點到多點(大多數(shù)是光纖)網(wǎng)絡(luò)，支持高增益協(xié)調(diào)算法以及眾多天線接口通信量解耦。

　　5G回程光纖：挑戰(zhàn)與機遇并存

　　此外，還將出現(xiàn)其他類似的挑戰(zhàn)。例如，在去程領(lǐng)域，通過短距離以及包括諸如時基抖動誤差、功率損耗和延遲等標準光學(xué)參數(shù)要求實現(xiàn)CPRI數(shù)據(jù)傳輸。然而，隨著新興的云RAN架構(gòu)延長到25公里，一些光學(xué)性能參數(shù)就出現(xiàn)了一些問題;而這旨在表明，雖然光纖是未來支配5G回程的一個重要因素，但是其部署方式仍然不確定。