5G時代傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

吳 俠

（廣東南方電信規(guī)劃咨詢設(shè)計院有限公司，深圳 518038）

5G是指第五代的移動通信技術(shù)，從移動通信發(fā)展上看，其從第一代模擬技術(shù)一直發(fā)展為4G技術(shù)，人們步入了無線寬帶時代。而在5G時代中，人們能夠享受到更好的服務(wù)，其延時率能夠達到毫秒級，下載高清電影只需幾秒鐘，這極大威脅了寬帶網(wǎng)絡(luò)的地位。因此分析5G時代傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨的機遇與挑戰(zhàn)十分必要。

1 5G網(wǎng)絡(luò)闡述

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，5G網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，并進行了一系列的使用。相比于現(xiàn)階段人們所使用的4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率及通信速率得到了極大的提升，移動通信從2G、3G、4G發(fā)展到5G，實際上已經(jīng)是整個信息通訊領(lǐng)域大革命時代的到來。5G包括了各類無線、網(wǎng)絡(luò)及IT技術(shù)的融合和集成，不同于以往的移動通信換代，5G不僅是技術(shù)變革，更是產(chǎn)業(yè)融合、跨界拓展和生態(tài)重構(gòu)的新機遇，充滿想象空間[1]。

在5G時代，需要利用網(wǎng)絡(luò)切片，使用SDN/NFV等技術(shù)；對于無線網(wǎng)而言，要做到CU/DU及DU/AAU等分離，同時要重新構(gòu)建白盒與G傳送承載網(wǎng)等。與此同時，中國聯(lián)通也在積極試點運行5G，緊緊抓住2020年的商用時間點，對eMBB應(yīng)用打造出了一個全新的視頻新生態(tài)，同時在上海建立起了eMTC網(wǎng)絡(luò)，并且此網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)階段全球最大的eMTC網(wǎng)絡(luò)。

1.2 主要技術(shù)

在5G網(wǎng)絡(luò)下，高頻傳輸技術(shù)是此網(wǎng)絡(luò)中的核心技術(shù)。當(dāng)下，人們所使用的4G網(wǎng)絡(luò)，其頻率大概在3GHz以下。由于我國網(wǎng)絡(luò)用戶的需求量逐漸增多，人們使用力度的增強，使網(wǎng)絡(luò)傳輸量急速上升，現(xiàn)階段4G網(wǎng)絡(luò)頻段無法滿足人們的使用需要。為了滿足人們的大量網(wǎng)絡(luò)傳輸需求，5G網(wǎng)絡(luò)需要提升至現(xiàn)在的10倍以上，只有這樣，才能夠符合人們?nèi)找嬖黾拥木W(wǎng)絡(luò)傳輸量。但是提升網(wǎng)絡(luò)頻率不是5G時代所要達到的目的，其最終目的是傳輸效率具有較高的穩(wěn)定性。

除此之外，5G網(wǎng)絡(luò)還要具有較強的干擾能力，其所需抵抗的干擾既有人為因素，同時也帶有外界惡劣環(huán)境對其造成的影響。在網(wǎng)絡(luò)虛擬化問題上，國外研究的較早，并且已經(jīng)形成了軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)虛擬功能兩種。而我國在此問題研究上處于初始階段，通過此項研究，不但可以降低運營商的成本，研發(fā)更多高新技術(shù)，同時還能夠為人們提供便利提高了運營商在系統(tǒng)上的升級、維護及售后處理等效率。對于現(xiàn)代科技公司而言，云服務(wù)不僅是重要技術(shù)手段，同時還是當(dāng)下社會急需的一種網(wǎng)絡(luò)功能，其需要上百個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的支持。公司規(guī)模越大，其平臺就越廣，云計算具有的超強計算能力及數(shù)據(jù)存儲力，能夠使公司投入少量的資金獲取更多的回報，從而加強數(shù)據(jù)管理效率。在未來，人們的生活會與云計算之間產(chǎn)生緊密的關(guān)聯(lián)，同時5G網(wǎng)絡(luò)也能夠在云計算上得到更好的發(fā)展。

1.3 重要作用

首先，可以減少投入成本，提高工程建設(shè)效率。有關(guān)學(xué)者指出，在城市建設(shè)過程中，未來的5G網(wǎng)絡(luò)會使用厘米波與毫米波相結(jié)合的方式進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，與現(xiàn)在物理基站相比，其每平方公里的覆蓋密度會高出幾倍，所覆蓋面積下的光纖連接數(shù)會增至幾十，甚至上百；固網(wǎng)的FTTH所覆蓋的用戶會達到上千，其光纖連接數(shù)會增至幾千，甚至上萬，由此可知，在未來FTTH光纖連接密度為5G的10倍以上，現(xiàn)存的FTTH光纖也完全有能力接受并容納5G。據(jù)相關(guān)測算，采取固移共享方式可以使運營商減少50%左右的投資成本[2]。

其次，具有良好的擴展性。5G用戶數(shù)量逐漸增多，流量消耗數(shù)目的增加以及新業(yè)務(wù)應(yīng)用率的提升，使得5G網(wǎng)絡(luò)下的無線網(wǎng)容量需要逐漸擴大，而在PON技術(shù)下的FTTH具備良好的升級能力與長期演進，相對與4G網(wǎng)絡(luò)，其能夠在同一光纖上提供超過幾十倍的容量空間。

然后，服務(wù)質(zhì)量較高。有關(guān)學(xué)者表示FTTH擁有較高質(zhì)量的QoS能力，可以有效支持語音、視頻及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，能夠為5G業(yè)務(wù)提供全面支持。

最后，實現(xiàn)同步部署，方便且高效。5G網(wǎng)絡(luò)需要在分組及物理層同步的基礎(chǔ)上進行發(fā)展，但是在實際網(wǎng)絡(luò)中，一般不存有可以接入的外部時鐘，又或是成本過高；而使用PON技術(shù)能夠有效解決以上問題，此技術(shù)不僅具備可適配的獨特架構(gòu)，同時還具有可以調(diào)控的同步算法。

2 5G時代傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨的機遇

2.1 從光纖上看

根據(jù)有關(guān)預(yù)測及分析，按照現(xiàn)有的3.5GHz頻段而言，因為其頻段較高且覆蓋率差，所以此頻段會與1.8GHz頻段相差14dB，并且其基站數(shù)量會是1.8GHz頻段的兩倍左右，若是再考慮毫米波的影響，其基站數(shù)量還會不斷增加。這說明如果5G網(wǎng)絡(luò)基站光纖數(shù)量為4G網(wǎng)絡(luò)的兩倍，那么5G網(wǎng)絡(luò)的基站建設(shè)會使用更多的光纖，其使用空間會高達幾億公里以上。另外，根據(jù)工信部所發(fā)布的數(shù)據(jù)來看，我國有限網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率已經(jīng)達到了88%，并且三大運營商的網(wǎng)絡(luò)用戶總數(shù)已高達3.84億，由于5G網(wǎng)絡(luò)的頻率較高，基站覆蓋面積小但成本高，若是想要達到更高的覆蓋率與用戶數(shù)量，需要經(jīng)過更多年的經(jīng)營及布局。因此，對于傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)來說，5G時代的來臨并不會將其完全替代。

2.2 從光模塊上看

與以上假設(shè)一致，若是5G網(wǎng)絡(luò)的基站按照三扇區(qū)進行考慮，并且對網(wǎng)路架構(gòu)以大、大集中于不集中進行考慮，5G網(wǎng)絡(luò)能夠承受千萬級的高速光模塊的用量，其速度可達25/50Gb/s。若是想要我國數(shù)據(jù)中心擁有更大的存儲及發(fā)展空間，高速光模塊的用量會持續(xù)增加。

2.3 從接入網(wǎng)系統(tǒng)上看

在5G網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)下，回傳容量與前傳容量會被擴大幾十倍，甚至上百倍的Gb/s量級，不僅需要引進25/50Gb/s無源WDM，同時還要引進有源的WDMOTN/M-OTN、SPN與WDMPON，此些技術(shù)的引用，需要大量的可調(diào)激光器、WDM以及高速光模塊。除此之外，eCPRI系統(tǒng)會變?yōu)榈讓咏涌谥鲗?dǎo)技術(shù)，并且還要使用FlexE接口能夠支持的網(wǎng)絡(luò)切片，與EVPN、SR等簡化控制協(xié)議，從而提升調(diào)度的靈活性[3]。值得一提的是，使用SDN架構(gòu)能夠有效實現(xiàn)業(yè)務(wù)的自動化及調(diào)整的靈活性。

2.4 從 FTTH 上看

隨著5G時代的悄然來臨，一些業(yè)內(nèi)的學(xué)者開始思考5G網(wǎng)絡(luò)是否會取代FTTH網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)專家指出，5G網(wǎng)絡(luò)并不會將FTTH網(wǎng)絡(luò)取代掉，反而會為FTTH網(wǎng)絡(luò)帶來更多的發(fā)展機遇。具體解釋為，5G網(wǎng)絡(luò)的頻譜較高且穿墻能力不強，就連毫米波信號都無法傳統(tǒng)外墻，更不用提達到個人用戶家庭內(nèi)部。所以，在5G時代，為了能夠?qū)崿F(xiàn)有效穿透能力，需要布置能夠進入用戶家庭內(nèi)部ONT中的FTTH網(wǎng)絡(luò)。可以說，利用WiFi為用戶提供網(wǎng)絡(luò)支持的方式可能依舊會占據(jù)主導(dǎo)位置。

除此之外，5G時代的來臨，也使得城域網(wǎng)及骨干網(wǎng)擴大了其容量，得到了有效的升級。據(jù)猜測，5G流量在城域網(wǎng)中會逐漸別進固網(wǎng)流量，而其在骨干網(wǎng)中的流量占比會得到大幅度的提升。與此同時，光網(wǎng)與IP網(wǎng)同樣需要擴大容量并升級，此時意味著，光網(wǎng)2.0時代開始新的發(fā)展。

3 5G時代傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)

因為5G的傳輸速率較高、頻段較高，所以對于光纖網(wǎng)絡(luò)容量及連接密度提出了更高的要求，并且一些業(yè)務(wù)還需要較低的延時率。與此同時，5G網(wǎng)絡(luò)出了連接上會對光纖造成挑戰(zhàn)，同時在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸媒質(zhì)以及功能等都發(fā)生了重要的變化，這表示了在5G時代，光纖設(shè)施需要面對眾多挑戰(zhàn)。

有關(guān)學(xué)者指出，光纖設(shè)施所面對的挑戰(zhàn)大致分為兩種，一是5G標準架構(gòu)下引入了先進的運化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與新接口，這需要光纖網(wǎng)絡(luò)要按照4G網(wǎng)絡(luò)延時率的 對10倍4G速率予以支持，這對寬帶網(wǎng)絡(luò)造成了巨大的壓力。二是5G時代，為了確保網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟具有較強的可行性，需要光纖網(wǎng)絡(luò)由架構(gòu)至技術(shù)進行全面創(chuàng)新，進而對日益增長的光纖設(shè)施成本進行良好的控制。很顯然，最能夠有效控制其成本增長的方式就是對現(xiàn)存FTTH光纖設(shè)施進行充分利用，包括其機房機柜、光纜、管道管孔、ODN以及光纖等，從而實現(xiàn)固話移動資源的共享。

此外，中國電信在光網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中已經(jīng)進入了2.0時代，其標志著傳輸鏈路實現(xiàn)了光纖化，并朝著400Gb/s進行發(fā)展；接入網(wǎng)線也已實現(xiàn)部分光纖化，并正在逐步推進線段光化。而中國聯(lián)通400WDM的骨干網(wǎng)已經(jīng)用于商用，且G.654.E光纖已被正式商用。中國移動也在努力的實現(xiàn)全光網(wǎng)部署，其每年都會集采大量的光纖光纜。此些舉措為寬帶網(wǎng)絡(luò)帶來了一些挑戰(zhàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，5G時代的來臨不僅促進了傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，同時也為其帶來了許多要應(yīng)對的挑戰(zhàn)。5G網(wǎng)絡(luò)的存在，促進了傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)的光纖、光模塊、從接入網(wǎng)系統(tǒng)以及FTTH網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，并且其在未來會與4G網(wǎng)絡(luò)并存；其挑戰(zhàn)為5G網(wǎng)絡(luò)的傳輸、下載速度更快，網(wǎng)絡(luò)延遲低，會搶占較多的寬帶用戶。