光纖通信技術(shù)任重道遠(yuǎn) 5G創(chuàng)新在路上

在日前召開(kāi)的“2018年IMT-2020(5G)feng會(huì)”上，中國(guó)工程院院士鄔賀銓表示，5G將重新定義信息技術(shù)的新應(yīng)用，推動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)與固網(wǎng)技術(shù)的融合，光纖通信技術(shù)將在5G時(shí)代發(fā)揮更大作用。他認(rèn)為，WDM-PON在5G的光纖前傳和中傳系統(tǒng)中將發(fā)揮主要作用。

“5G基站的密集組網(wǎng)需要大量光纖，5G的無(wú)線接入網(wǎng)的前傳和中傳及回傳對(duì)光纖傳輸系統(tǒng)提出高帶寬低時(shí)延的要求。”鄔賀銓認(rèn)為，“WDM-PON在5G的光纖前傳和中傳系統(tǒng)中將發(fā)揮主要作用，在以太網(wǎng)基礎(chǔ)上改進(jìn)的時(shí)延敏感網(wǎng)絡(luò)TSN可實(shí)現(xiàn)基站用戶數(shù)據(jù)流的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，提升了傳輸速率。”

“CPRI是目前宏基站點(diǎn)到點(diǎn)的前傳接口的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，以TDM方式且與實(shí)際用戶業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的固定速率傳送調(diào)制的無(wú)線信號(hào)，在大規(guī)模MIMO情況下，其需要的帶寬過(guò)高，而且欠靈活性。考慮到大規(guī)模MIMO、載波聚合、多頻帶應(yīng)用、多種規(guī)模的蜂窩并存、集中于虛擬的RAN等場(chǎng)景，IEEE1914.1正在定義基于以太網(wǎng)的前傳接口NGFI(下一代前傳接口)。”鄔賀銓指出，“NGFI采用以太網(wǎng)包封CPRI信號(hào)，但需要解決分組通信的不確定性與不的時(shí)間同步，”因此需要采用TSN、ROE等技術(shù)。

鄔賀銓認(rèn)為，5G的MIMO層通常不會(huì)全部是獨(dú)立的，可通過(guò)天線分組來(lái)提高無(wú)線信道吞吐量，同時(shí)空口的吞吐量隨著無(wú)線信道的實(shí)際情況而變化，采用TDM方式效率低。5G前傳帶寬高，空口時(shí)延和時(shí)間同步精度比4G從嚴(yán)十倍，還要考慮對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片支持。

“5G如果采用以太網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)復(fù)用機(jī)制，能夠動(dòng)態(tài)地適應(yīng)流量狀況，并匯聚多個(gè)基站的業(yè)務(wù)，但傳統(tǒng)以太網(wǎng)帶寬窄、效率低且實(shí)時(shí)性差。”鄔賀銓表示，TSN保留了以太網(wǎng)統(tǒng)計(jì)復(fù)用特點(diǎn)，增加了新的功能。

使用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)組件，改進(jìn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，按照QOS等級(jí)為高優(yōu)先級(jí)的幀提供搶占功能;TSN繼承了現(xiàn)有以太網(wǎng)的許多特性，比如HTTP接口和Web服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了IIoT系統(tǒng)所需的遠(yuǎn)程診斷、可視化和修復(fù)功能;可跨越多層級(jí)通信，可實(shí)現(xiàn)OT和IT的融合，在工業(yè)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)和5G中提供高可靠低時(shí)延服務(wù);TSN可利用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)芯片集就可以利用批量生產(chǎn)的商業(yè)芯片，從而降低了組件的成本。

鄔賀銓進(jìn)一步表示，“5G利用TSN提供下一代前傳接口(NGFI)，實(shí)現(xiàn)RoE，使用分組方式允許前傳接口按多點(diǎn)到多點(diǎn)連接工作。ROE可以響應(yīng)負(fù)載的變化自適應(yīng)帶寬，允許接口的業(yè)務(wù)流與天線數(shù)解耦，支持確定性的業(yè)務(wù)流調(diào)度、分組包封與無(wú)線域同步。”

此外，鄔賀銓認(rèn)為，隨著5G站點(diǎn)大幅增加，將導(dǎo)致從天線到機(jī)房的前傳/中傳光纖資源非常緊張，需要節(jié)省光纖資源，實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)低成本部署。在光纖直連、有源DWDM、WDM-PON、OTN等多個(gè)選擇中，WDM-PON更適于5GRAN。

WDM-PON是點(diǎn)到多點(diǎn)的技術(shù)，節(jié)省光纖;對(duì)于每一個(gè)連接，WDM-PON在邏輯上又是點(diǎn)到點(diǎn)的，可獨(dú)享一個(gè)波長(zhǎng)，帶寬可達(dá)25Gbps;WDM-PON中間無(wú)源且只有一跳，相比環(huán)網(wǎng)的多跳有低的時(shí)延;用分波器代替分光器可降低損耗，獲得較長(zhǎng)傳輸距離;在網(wǎng)絡(luò)管理方面，采用AMCC信號(hào)調(diào)頂技術(shù)，管理信道疊加在每個(gè)波長(zhǎng)上。

后，鄔賀銓強(qiáng)調(diào)，5G的標(biāo)準(zhǔn)化還在進(jìn)行中，還有很多挑戰(zhàn)尚未解決，5G的創(chuàng)新永遠(yuǎn)在路上