5G 亟需厘清技術路徑

  ICCSZ訊 5G 定義了三種應用場景，每一種場景都需要一個技術世代。這個技術世代不會低于5年。假設從2019年部署5G ，則完成我們想象中5G網(wǎng)絡的部署少則10年。我們不得不對此加以技術和應用可行性的分析，從而為上層建筑的重新思考提供依據(jù)。

  5G最常規(guī)的應用的EMBB，定義下達的目標是實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術和超高清晰視頻分享，隨地云存取和高達1G 的上網(wǎng)帶寬。

  5G 其次的應用是uRLLC，也就是低時延的自動駕駛和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應用。

  5G 的第三個應用mMTC,即機器通信，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)和智能資產(chǎn)管理，也就是讓萬物自動互聯(lián)成為現(xiàn)實。

  縱觀5G 規(guī)劃的3種應用，以及涵蓋了目前人類技術剛觸及的每一個技術領域，而每一個技術領域本身的突破都需要漫長的時間。由于 5G 定義的 這些應用是重塑社會規(guī)則的，因此 它對社會的再定義和社會管理帶來了嚴峻挑戰(zhàn)，單是厘清社會管理和政治層面的問題都需要大量的實踐反復和論證。

  我們暫時拋開三大應用可能的圖景。重點在于必須有一個可實現(xiàn)的光傳送網(wǎng)作為這一切應用的 物理根基。我們已經(jīng)看到三大運營商的5G 承載網(wǎng)的技術規(guī)劃，但現(xiàn)實是，這些規(guī)劃必須重新考量成本，技術，以及與某種應用相對應的邏輯關系。否則5G 將遙遙無期。

  我們借用下圖做光傳送網(wǎng)可行性技術分析：

  商榷1:可調(diào)諧技術

  我們看到至少2個運營商都在5G 里面埋進了大量可調(diào)諧技術。但是這個技術本身存在成熟度和應用悖論。比如中國電信埋進了可調(diào)諧25G 光模塊技術和ROADM 技術。

  25G 可調(diào)諧光模塊從實驗室走向工業(yè)環(huán)境的應用還需要至少2-3年時間，問題只是在于固定波長和固定激光器在應用中更加合理和更加經(jīng)濟。爭論者說，可調(diào)諧的部署靈活簡潔，維護簡單。我們說，所謂靈活部署也就是標簽和標記的問題，所有有的模塊波長都已經(jīng)寫進EEPROM或MCU ，后臺可以清晰地自動地識別，從后臺并沒有發(fā)現(xiàn)靈活的含義。說到前臺，也就是施工現(xiàn)場，插所有相同標簽的光模塊和插所有波長明確標記的光模塊，這個動作本身沒有不同。機器的物理端口可以匹配任何一個波長的光模塊，也就是光模塊本身是可以隨機插進機器的。爭論者說，至少我們把一批相同的光模塊發(fā)到施工現(xiàn)場和把不同波長光模塊發(fā)到施工現(xiàn)場，后者有搞錯的可能性。這個問題是弱化了光模塊廠商的能力。所有光模塊廠商的經(jīng)營和物流經(jīng)過長期訓練奉行的都是零出錯品質(zhì)信條。至于維護的便捷性也是不存在的。維護本身是針對產(chǎn)品性能和可靠性的。業(yè)界幾乎無爭議地承認：固定波長激光器不僅是成本經(jīng)濟的也是質(zhì)量維護成本最低的。反之，可調(diào)諧激光器的批量采用會帶來大量的維護和失效。由于可調(diào)諧激光器是溫度相關的，在嚴苛的環(huán)境下，模塊本身的溫漂和5G應用環(huán)境要求是邏輯背離的，所以這個層次上也存在嚴峻的風險。關于ROADM技術，因為成本、損耗、時延不能被核心網(wǎng)采納幾乎沒有疑義（可參考閱讀本人另外一篇文章《ROADM技術塑造了一代人的技術幻象》

  可調(diào)諧技術本身是用于鏈路備份的。我們根本不需要為這種昂貴的技術無知地買單。動態(tài)可調(diào)諧的網(wǎng)絡和5G 網(wǎng)絡需要的嚴格穩(wěn)定性造成了沖突。

  商榷2：PAM4技術

  PAM4作為一種調(diào)制方式，可以在端口密度不變的情況下成倍地擴大帶寬使用。由于56G NRZ 遭遇的技術瓶頸，PAM4技術開始走上歷史舞臺。這種調(diào)制方式已經(jīng)證明是完全沒有問題的。但是實際應用和實驗室，室內(nèi)環(huán)境和室外還是有很大區(qū)別。實際應用中 PAM4 技術應該需要一個理想的傳輸鏈路，而且最好是低速傳輸。目前由于56G NRZ遇到問題，人們把PAM4調(diào)制拿來做高速傳輸，高速傳輸相比低速傳輸帶來了更多非線性效應。相干通信之所以成為一種穩(wěn)妥的技術，是因為相干技術沒有改變電信號的質(zhì)量，并且對光信號做了相位處理。而PAM4技術的基礎原理就是采用更密集的電平去傳輸更多的信息，密集電平在模塊內(nèi)部的信號畸變，以及在光鏈路上的畸變不是PAM4技術能解決的。采用 PAM4 DSP 或 PAM4 CDR 是這場技術成功的關鍵?，F(xiàn)在我們大體上看，VCSEL 的短距離采用 PAM4 技術+模擬CDR

  完全可行，長距離采用EML 技術+PAM4（DSP）也是可行的技術路徑。第三個可能的路徑是 SILICON 技術+DML +模擬CDR .根據(jù)以上三種判定，我們認為在5G 高速網(wǎng)絡里面，如果我們不能成功引入SILCION技術，5G前傳就不適合引入PAM4技術。而在回傳領域，采用EML技術的 PAM4可行。有一個問題是成本的較量，就是到底在5G 回傳采用全相干技術還是部分添加 PAM4的長距離產(chǎn)品，這當然多少取決于成本和鏈路距離。

  這里我們必須要討論一個原始的問題，到底是電復用還是光復用？5G 網(wǎng)絡的電復用結(jié)束采用更高速率，從 100G 到 200G 再到 400GG ，也可以采用空間的波分復用實現(xiàn)同樣的目標。假設5G 的應用不在乎機房的空間，采用 傳統(tǒng)的 NRZ 技術+密集波分復用無源技術+相干可以實現(xiàn)5G 回傳的既定目標，如果很在意部署的密度，則采用 PAM4技術+相干是一個解決。我們需要了解 PAM4 技術造成的時延是遠大于與NRZ技術的。這可能也會造成某些應用的風險。

  單波100G 技術是否可使用于5G 光傳輸網(wǎng)絡還是一個待解的難題。一般意義上最好是暫時摒棄這個應用，留待更長期的技術觀察。

  商榷3: 5G定義的應用和5G光承載網(wǎng)的關系

  5G 所定義的三種應用是有歧義的。最基礎的5G提速應用是基本可行的，可以普惠大多數(shù)人的基本目標。第二種應用涉及的自動駕駛，估計必須是一個自組網(wǎng)網(wǎng)絡，如果把這個網(wǎng)絡劃進龐大的5G 網(wǎng)絡，則應用復雜性相對巨大。龐大的規(guī)劃會造成延遲和冗余。此外自動駕駛最大的風險是本地計算和傳感的精準性，至于采用哪一個網(wǎng)絡傳輸則取決于網(wǎng)絡的密集度和可靠性。5G 網(wǎng)絡的密集度匹配了這一應用目標，但是這一切最好是使用非常成熟的技術而非引入實驗。5G 的第三種應用萬物互聯(lián)本身和速率關系不大，也不需要龐大的帶寬，這種應用是一個高速區(qū)域網(wǎng)或行業(yè)網(wǎng)。因此5G 網(wǎng)絡只需要留一個高速接口就可以。關于萬物互聯(lián)人們還需要理解其必要度，當機器和機器獨立成為一個王國，人類其實是被排斥存在的。這一層的應用還為時太早，我們還不能理解這一層的現(xiàn)實含義。

  5G 光承載網(wǎng)如果想承載人類一切事物，5G 網(wǎng)絡就必須規(guī)劃大量本地的數(shù)據(jù)中心。運營商當然有這個條件和基礎。但是我們一定要理解到，5G 網(wǎng)絡作為一個物理網(wǎng)路，不可能有互聯(lián)網(wǎng)的便捷性和管理的低成本。有一些技術工作者對5G的遙想超越了技術應用的現(xiàn)實性和成果。硬塞進某些自以為先進的技術與實現(xiàn)5G目標沒有聯(lián)系。 回到光網(wǎng)絡自身，它所要實現(xiàn)的就是密度和速度，以及帶寬的可分配。我們大體上看，5G 網(wǎng)絡的eMBB應用就是一場速度之戰(zhàn)，我們要做的工作就是盡可能提升終端可使用的帶寬，這個網(wǎng)絡不可能做到非常嚴謹。而5G 的 uRLLC網(wǎng)絡需要5G 的高速帶寬接口和網(wǎng)絡帶寬的靈活可分配，這基本上要使用OTN技術。mMTC的應用涉及到萬物改造，萬物互聯(lián)更多是基于本地云和公有云的組網(wǎng)，其傳輸性和5G無關。

  結(jié)語：中國5G 光網(wǎng)絡提供了過于龐大的社會應用圖景，卻打算采用不切實際的技術和組網(wǎng)方式。行業(yè)亟需重新思考和改弦更張！