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迎规模建设第二年，5G前传光纤市场如何蝶变？
文 | 通信产业报(网) 高超
面对2021年60万个5G基站建设，5G前传用光纤会否迎来高光时刻？
5G前传是5G网络中最重要的组成部分。5G网络由接入网、承载网、核心网三部分构成，承载网和接入网的联系十分密切。接入网由集中单元（CU）、分布单元（DU）和有源天线单元（AAU）构成，承载网又分成前传、中传、回传三个部分，其中前传指的就是AAU和DU之间的部分。目前，业界针对中传和回传有较成熟的解决方案，已经进入商业落地阶段，但是5G前传部分的解决方案则是业界探索的热点。
2021年，中国5G网络规模建设进入了第二年。如果说2020年是大面积开荒的话，那么今年的5G建设将是精耕与开荒并行发展的一年。
经过2020年的“大干快上”，中国地级以上城市的中心城区基本已完成了5G网络的覆盖。但是主城区的这张网并不十分完美，一些热点地区5G网络速率较低且不稳定，而且室内覆盖也不完善。与此同时，地级城市的郊区、县镇和广大农村地区还没有5G网络覆盖。这是目前中国5G建设的基本情况，也是下一步运营商工作的重点。
在今年1月召开的2020年工业和信息化发展情况发布会上，工业和信息化部新闻发言人、信息通信管理局局长赵志国表示，按照适度超前的原则，持续深化5G网络建设部署，2021年计划新建5G基站60万个，在实现地级以上城市深度覆盖的基础上，加速向有条件的县镇延伸。
这意味着，2021年5G基站的建设数量与2020年基本相当，但是与2020年相比，2021年将面临一些新的需求，因此一些新型光纤将在5G前传中有了用武之地。
新型光纤陆续面世
目前，运营商所采用的5G前传网络部署方案主要光纤直驱和波分复用（WDM）两大类。
5G网络建设初期，光纤资源充裕的场景，尤其是D-RAN场景，前传以光纤直连方式为主。因为，此时大部分基站是由4G基站升级而来，而4G基站中仍有很多采用D-RAN组网方式，所以这种方式在基站向5G升级时会继续沿用。此时为保证兼容性，其扩容所需的光纤与4G基站原有光纤基本保持一致，对此光通信厂商早就拥有了成熟的产品和解决方案。
不过随着5G网络建设的深入，综合组网方式、建设成本以及管道资源，WDM方案将逐步成为热点。
WDM方案所需光纤数量不多，但是对光纤性能提出了相对较高的要求。WDM方案将不同波长的光通过合波器汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输，要求光纤对特定波长的光都能保持较低的色散性。针对这一特性，国内主要光通信厂商已经发布了多种新型光纤。
在市场所需光纤光缆数量中，5G前传用光纤光缆将占据较大比例。
色散平坦光纤具有平滑的O+E波段色散系数，与G.652.D光纤相比，能够实现更长的传输距离（15km），更大的系统维护余量（4dB）。适用于MWDM 5G前传DU端有源设备与远端无源分合波之间的所有连接。
G.657.A1光纤不仅具备优异的抗弯曲特性，而且在1310nm和1550nm双波长具有优良的损耗特性，并且具有优化的MFD与精确的几何特性，与G.652.D具有良好的兼容性，主要应用于5G前传网络建设、千兆宽带入户及FTTP、大数据中心和计算机互联网等领域。
此外，G.655单模光纤、ULL超低损耗光纤、低水峰单模光纤等也都适用于WDM方案。
运营商在部署5G前传网络的时候，可能会遇到管线资源紧张、空间狭小等情况，需要使用直径更小的光纤。平均直径有200μm的迷你型G.652.D和G.657系列光纤是比较合适的选择。
据悉，采用此类型光纤设计的光缆，横截面积较普通光缆减少30%以上；在同等尺寸情况下，能够提高光缆布放密度36%以上。同时，该类光纤与G.652.D完全兼容。
随着新型光纤的陆续面世，何时正式商用也提上日程。目前，光通信厂商与运营商积极推进相关产品的试点工作，取得了良好成绩。
据悉，长飞公司与湖北移动此前成功完成了5G前传MWDM解决方案的联合试点。测试结果表明，在常温下，该方案使用的新型光纤，其系统维护余量在1367.5nm、1374.5nm通道比G.652.D光纤多2.6dB，与实验室测试结果吻合性高。显然，新型光纤在5G前传MWDM系统中具有可量化的明显优势。
看未来
产业界对5G前传用新型光纤的探索并未停止。据行业专家预测，此类光纤未来有两个可能的发展方向。
第一个方向是超低损耗光纤、空芯光纤（HCF）。此类光纤具有更低传输损耗的可能，将减少光纤传输的时延，可在极大程度上消除光纤的非线性问题。
据一项最新研究结果显示，HCF的一种嵌套反谐振无节点光纤（NANF）在1510～1600 nm波段的传输损耗达到了0.28 dB/km，且理论预测表明该结构具有继续降低损耗至0.1 dB/km的可能，这将低于石英光纤的材料损耗极限（瑞利散射极限是0.145 dB/km）。
另外，NANF 还具有更宽阔的低损耗窗口的可能，目前已知报道的带宽已达到700 nm。
第二个方向是多芯光纤(MCF)和少模光纤(FMF)。多芯光纤是通过多根单模纤芯传输信号，不过其本质与多根单模光纤并无不同，即使今后能够做到集成化、小型化，对能耗的需求仍然很高。同时芯数越多，集成化的成本也就随之增高。
少模光纤是通过增加单芯光纤中传播的光束的模式来实现复用，在提高容量的前提下对能耗的需求增加不明显。同时，少模光纤的现场使用方式也与现有单模光纤基本兼容，其使用的复杂性也没有明显增加。
2021年，中国的5G建设将继续保持适度超前的原则不变，将对光纤光缆产业持续的拉动作用。据CRU预测，与2020年相比，中国2021年光缆消费量将增加4%，光缆制造量将增加3%，光纤制造量将增加7%。更为重要的是，G.652.D光纤的价格将增加7%。
在市场所需光纤光缆数量中，5G前传用光纤光缆将占据较大比例。这意味着，2021年5G前传用光纤的需求量也将水涨船高，对光通信厂商业绩的拉动作用将持续走强。同时也推动光通信厂商研发性能更好的新型光纤，以满足未来的新型基础设施建设，赋能行业数字化转型与发展。
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