5G回程将成为光通信领域下一个增长点


据业内人士透露,到2020年5G标准确立之时,5G移动服务才会正式开启。前几代移动通信首先带来了数据,然后将视频传输到仅限语音的平台上。而5G将增加对来自物联网(IoT)流量的支持,极大地提升网络终端数量。虽然4G LTE可以被视为有线宽带的替代品,但是5G强大的性能将足以让一些用户避开Wi-Fi而直接使用5G服务。结合新的移动物联网流量,从而导致移动流量出现前所未有的激增。

随着5G的推出,移动服务预期的这种深刻变化势必将会为光网络创造新的机会。CIR发表的最新分析报告表明,5G部署将意味着移动回程中更多的光纤,尤其是PONs。

所有这一切都会导致光纤成为5G部署提出的数据速率和延迟问题的最佳解决方案,同时也淡化了光网络通常是最昂贵的回程解决方案这一事实。

更多光纤投入

移动回程的整体投资在今后十年内不太可能增加。然而,CIR估计,全球近60%的移动回程传输设备投资将在2022年转向光链路,而2017年则低于50%。

(FSO即自由空间光通信;mmWave即毫米波)

鉴于最新版本4G LTE手机的上传速率为300 Mbps,5G终端则需要提供10 Gbps的上传速度。类似地,4G LTE可以实现45毫秒延迟,而5G延迟则为1毫秒。并不是所有的5G应用都需要上述性能水平,但是那些5G特定的先进服务如自动驾驶汽车、增强现实和虚拟现实等,都需要1毫秒或更低延迟。

鉴于此,5G回程势必将在未来十年内为光网络业务带来新的收益。CIR分析表明,到2026年,5G回程光纤基础设施的年投资将达到15亿美元。毫米波(mmWave)也将发挥以下重要作用:提供令人印象深刻的延迟,成本大幅下降等。80GHz毫米波提供了极低的延迟以及10Gbps的数据速率,但是传输距离只有3公里。

5G回程成为PONs新发展方向

即使存在技术上的优势,但是昂贵的光纤依然成为了一个选择,即使其可以通过进行微型挖掘隧道方式来削减其安装成本。无源光网络(PONs)为降低成本提供了更具战略意义的解决方案,并降低了与光纤相关的成本。5G回程中的用例是因为PON共享光纤并且只使用无源组件,它们可以满足5G的延迟、数据速率和距离要求,而与其他非光纤传输技术的成本差异不大。

目前,用于5G回程最适合的PON技术是NG-PON2。NG-PON2可以支持四个独立的全双工10-Gbps馈送。这就是5G回程所需要的,而且每个波长使用以太网传送5G数据包信息。Verizon已经选择了该技术用于其未来的5G回程。思科、诺基亚、华为、Calix、ADTRAN、爱立信以及诺基亚都积极参与开发此5G回程技术。

CIR预计,2022年NG-PON2和类似先进PONs技术的投资额将达到8.9亿美元。对光纤回程的其他投资渠道部门来自其他PON技术以及其他非PON光纤。

PON在数据传输速率和覆盖面发展的方向将远远超过光纤到户的要求,使PON成为本地环路和城域网络强大而有潜力的技术选择。

虽然在5G回程中形成光链路市场的主要因素是数据速率、延迟和成本,但是我们注意到,5G回程架构与4G LTE及更早技术之间的差异将会有所不同。特别是去程和回程之间的界限将发生变化,移动基础设施的这种重新设计也将影响光纤在回程中的使用。

也许最明显的方式将是CPRI(通用公共无线接口),它是目前用于蜂窝塔无线电(远程无线电头端---RRH)和移动网络控制骨干之间连接的标准接口。CPRI于2003年首次定义,旨在用作光纤接口,以取代当时连接到蜂窝塔的铜缆。

CPRI的数据速率从614Mbps到10Gbps,这在当时似乎已经足够了,但在5G时代可能远远不够。特别是设备供应商为其4G / 5G设备采用了多输入多输出(MIMO)技术。MIMO同时使用了多个发射器和接收器,从而提高了数据速率要求。CPRI无法很好的适应5G时代对较大数量天线的需求,主要是因为MIMO。

但是CPRI并不会很快消退,而是将继续嵌入到大多数集中式无线接入网络(C-RAN)架构中。然而,关于CPRI是否支持适合5G数据速率的讨论越来越多。有一些谈论表示将通过利用现有的分组网络减少CPRI的压力,但这只是一个权宜之计。从长远来看,必须有一个取代CPRI的方法。

IEEE目前正通过其下一代去程接口组(NGFI 1914.1 Working Group)来解决这一问题。这个工作组是为了定义移动去程流量的传输架构而成立的。NGFI将重新构建,从而使得去程作为响应于动态有效载荷变化的带宽自适应的多点到多点(大多数是光纤)网络,支持高增益协调算法以及众多天线接口通信量解耦。

5G回程光纤:挑战与机遇并存

此外,还将出现其他类似的挑战。例如,在去程领域,通过短距离以及包括诸如时基抖动误差、功率损耗和延迟等标准光学参数要求实现CPRI数据传输。然而,随着新兴的云RAN架构延长到25公里,一些光学性能参数就出现了一些问题;而这旨在表明,虽然光纤是未来支配5G回程的一个重要因素,但是其部署方式仍然不确定。 



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