中興通訊陳愛民：5G時代的光接入網演進

      5G時代光接入網面臨的挑戰和機遇

  作為整個社會數字化轉型的最重要的信息通信基礎設施，5G將實現萬物互聯，把人、機器、環境等更加緊密高效地聯系起來并融為一體，便捷、極速、智能、可靠的無處不在的通信連接，將引發全社會生產模式、商業模式、生活方式的創新和演進。

  相比4G，5G可以提供更強的業務，細分成三個電信業務場景，一是峰值速率可達10Gbps的增強型移動寬帶(eMBB)，二是連接數可達每平方公里100萬的大連接物聯網(mMTC)，三是車聯網等端到端時延1ms的低時延、高可靠通信(URLLC)。

  我們看到5G的帶寬提升、時延降低和對物聯網的更強支持，對傳統的光接入網也產生了巨大的挑戰：首先，針對傳統互聯網業務，移動用戶帶寬提升至1~10Gbps，延遲降低至1~10ms，基本等同于固網光接入性能，傳統光接入的帶寬和時延優勢在5G面前喪失，同時移動的便利性會加劇更多流量轉移到5G無線網絡;其次，針對物聯網業務，相比光接入網采用物聯網網關的方式，5G物聯網覆蓋范圍廣、業務發放便利、接口標準化，更易運維和降低成本。

  另一方面，5G的發展給光接入網帶來新機遇。首先，5G采用AAU和DU分離架構，而且由于高頻導入使得5G AAU數量巨大，是4G時代的2倍以上，所以5G前傳網絡變得十分重要，光纖資源成為部署關鍵;當前已經建成的高密度覆蓋的ODN網絡，可以低成本按需便捷接入5G AAU，給WDM-PON等技術提供了廣泛的應用前景。其次，5G采用高頻信號，穿墻能力弱，而且在無線網絡邊緣也存在帶寬下降和接入質量不穩定的問題，相比之下，光接入固網用戶的帶寬和服務質量與距離無關，是一個巨大的優勢。

  運營商可以考慮綜合5G無線接入和光接入的優勢，形成補充，依靠現網已經建成的龐大ODN光纖資源和穩定的大帶寬接入，為用戶提供穩定可靠的5G+FTTH雙千兆接入。

  光接入網演進趨勢和技術熱點

  為了實現5G+FTTH雙千兆接入，光接入網需要統一考慮有線和無線融合的演進，具體體現在規劃建設、網絡架構、技術路徑等方面。

  從規劃建設角度看，在規劃光纖網絡覆蓋和機房建設上，需要考慮當期業務覆蓋和未來業務擴展。建立綜合業務接入區是一個有效的方法，即根據固網家寬、無線基站、政企業務等各類業務接入需求，結合行政區域和自然區的劃分、路網結構和客戶分布，劃分成各個獨立的綜合業務接入區，每個綜合業務接入區包括一個密集覆蓋的ODN網絡和一個綜合接入機房，綜合接入機房統一部署固網OLT、無線BBU/DU、有線傳輸等設備，實現固移共站。

  從網絡架構看，綜合接入機房是用戶接入的POP門戶，是實現業務識別和分流到云的重要節點。大容量的綜合接入機房減小了機房數量，符合運營商網絡簡化的要求。通過建立綜合接入機房，統一業務模型、機房規格、技術路線和組網方案，未來演進到SDN網絡，并導入AI智能運維，將極大簡化整個光接入網的建設運維，降低運營商成本。

  技術路線上，為了滿足用戶4K/8K/VR/AR等新業務的極致體驗要求，有線升級到10G PON技術，無線增加了5G接入，實現每用戶1Gbps以上帶寬。通過NFVI基礎設施下沉接入機房和MEC技術，滿足實時低時延業務需求，開展VR、車聯網、遠程控制等新業務。

  圍繞更加有效利用ODN光纖資源這個目標，基于點到多點架構的PON技術呈現出多個熱點方向，包括面向5G前傳的WDM-PON技術和更大帶寬的50G PON技術。

  WDM-PON是一個點到多點的技術架構(見圖1)，采用獨立波長為每個用戶提供剛性管道，速率最大到25Gbps，滿足5G前傳的需求。同時，WDM-PON與現有的ODN網絡相匹配，節省主干光纖資源，適合密集城區的5G覆蓋，是5G前傳技術的重要選擇之一。當前WDM-PON還存在成本高、工溫條件可靠性不高等問題，需要通過產業鏈推動解決。

  下一代PON采用50G PON技術，ITU-T已經在2018年立項。50G PON采用單波長技術，兼容XG(S) PON和GPON，通過低延遲DBA技術，大幅提升上行延遲性能，既能滿足家寬業務帶寬提升需求，也能用于政企和5G小基站回傳等新領域，極大擴展了PON的應用范圍，是運營商充分利用已有ODN網絡的最佳技術演進路徑。

  5G時代光接入網建設的思考

  5G時代光接入網建設的核心是把綜合接入機房建設成為一個智能化的固移融合機房，滿足極速、易維、靈活、智能、可靠的技術要求。參見圖2，在保留原有電源系統(含備電)、空調散熱系統、監控系統和走線通道的情況下，接入機房內部網絡劃分為四大功能模塊。

  -連接功能：指接入機房的內部網絡，參考數據中心的Spine-Leaf架構，建立大帶寬、可擴展、可靠的內部通信系統，滿足無線DU/有線OLT/上聯傳輸/接入機房NFVI基礎設施之間復雜的業務通信和QoS保證;

  -接入網絡：指無線DU和有線OLT，分別承擔無線和有線的接入處理;

  -NFVI基礎設施(計算存儲功能)：作為邊緣數據中心EDC的一個遠端模塊，其上運行的業務NFV受5G核心網統一編排管理，保證低延遲實時業務快速處理，提高用戶體驗;

  -傳輸功能：提供網絡側接口，統一承載有線和無線流量;傳輸設備可以是OTN、IPRAN或SPN。

  現實情況下，接入機房數量眾多，其硬件條件和環境也存在較大差異，設備一次全部改造的資金投入大、工作量大，在具體實施時，應充分考慮以下三個原則分步實施和逐步演進。

  -開放性原則：接入機房網絡中的接入功能、連接功能、NFVI基礎設施(計算存儲功能)和傳輸功能之間應支持對外開放接口;NFVI基礎設備被接入機房中所有功能和用戶共享。

  -可擴展性原則：接入機房的具體情況差異較大，例如機房面積、供電、散熱等硬件條件;接入機房中接入功能、連接功能、NFVI基礎設施(計算存儲功能)和傳輸功能應根據實際業務需要進行裁剪，并支持按功能和容量平滑擴展。

  -靈活性原則：接入機房網絡改造應支持基于現有接入機房架構平滑驗證，在保障現有業務正常運行的前提下，按照機房條件靈活選擇相關功能部署。

  5G時代的光接入網依然有巨大價值?；跓o處不在的ODN光纖資源，通過綜合業務接入區建設，可實現有線無線接入業務和機房面積的匹配，實現機房和MEC等資源共享，并結合PON技術的不斷演進以及SDN&NFV技術的導入，實現綜合接入機房的智能化改造，簡化業務部署和運維。

  中興通訊基于接入業務的深刻理解，推出了綜合接入機房AO重構方案，同時在WDM-PON和50G PON技術上不斷創新突破，是PON技術領域的第一梯隊。中興通訊將堅持極速、極簡、極致的建網理念，保持與運營商深度合作，全面推進5G+FTTH雙千兆的建設目標。

  作者: 中興通訊光接入規劃總工 陳愛民