淺談5G時代光纖接入網(wǎng)的發(fā)展

摘 要：隨著5G牌照發(fā)放，我國將邁入5G時代，5G在數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸時延、系統(tǒng)容量等方面具有極大的優(yōu)勢，同時還具有光纖接入網(wǎng)所沒有的靈活、方便的優(yōu)勢，但5G網(wǎng)絡(luò)和光纖接入網(wǎng)不是相互替代的關(guān)系，而是協(xié)同互補，深入融合的，本文將從光纖接入網(wǎng)在5G前傳中的應(yīng)用對5G網(wǎng)絡(luò)與光纖接入網(wǎng)的互補、融合進行說明。

關(guān)鍵詞：5G前傳;WDM-PON;高速率;低時延;大容量

2019年6月6日工信部正式發(fā)放5G牌照，意味著我國將邁入了5G時代。5G即第五代移動通信技術(shù)（5th generation mobile networks），是最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，是4G系統(tǒng)的延伸。5G網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達每8秒1GB，連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s，比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快數(shù)百倍，網(wǎng)絡(luò)延遲低于1毫秒。

由于5G在數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸時延、系統(tǒng)容量等方面具有極大的優(yōu)勢，可以與現(xiàn)在的光纖接入網(wǎng)媲美，同時還具有固定接入所沒有的靈活方便的優(yōu)勢，所以，當5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)大規(guī)模鋪開后，人們常常會有疑問：它是否會取代現(xiàn)有的光纖接入網(wǎng)？光纖接入網(wǎng)的市場是否會重蹈固定電話被手機蠶食的覆轍？

其實，從網(wǎng)絡(luò)接入、網(wǎng)絡(luò)承載和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三大角度看，光接入與5G有各自不同的特點和適用場景，光接入能夠?qū)?G網(wǎng)絡(luò)提供承載，二者協(xié)同互補，深入融合，提供高速率和廣覆蓋，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)場景的相互補充。下面將談?wù)劰饫w接入網(wǎng)在5G組網(wǎng)中的優(yōu)勢及組網(wǎng)方案：

一、光纖接入網(wǎng)在5G網(wǎng)絡(luò)中的優(yōu)勢

5G組網(wǎng)會同時采用厘米波和毫米波，每平方公里覆蓋物理基站密度會多幾倍。例如：3.5GHz頻段相對于1.8GHz頻段它的衰減大了14dB，14dB就是30倍，信號弱了30倍，所以基站覆蓋范圍肯定是越來越小，基站密度肯定會多幾倍。毫米波可能會多十倍，覆蓋的光纖連接數(shù)可能達到幾十上百。5G的AAU-DU間稱為前傳，前傳承載網(wǎng)需要耗費大量的光纖，為了保持5G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟可行性，最大限度的控制成本增長，就要想方設(shè)法充分利用已有的FTTH的光纖基礎(chǔ)設(shè)施，包括機房機柜、管道管孔、桿路、ODN、光纜、光纖等等，實現(xiàn)固移基礎(chǔ)資源的共享，WDM-PON是在PON的基礎(chǔ)上進行改進而形成的技術(shù)方案，這一技術(shù)充分利用PON網(wǎng)絡(luò)中的光纖資源來組網(wǎng)，是一種采用波分復用技術(shù)、點對點的無源光網(wǎng)絡(luò)，可以將用戶接入寬帶增加數(shù)倍乃至數(shù)十倍，滿足用戶的終極需求，它作為5G網(wǎng)絡(luò)的前傳方案有以下幾個優(yōu)勢：

1、有充足的容量擴展空間。隨著5G用戶數(shù)的增加，新業(yè)務(wù)的應(yīng)用和消耗流量的增加，5G無線接入網(wǎng)的容量需求會持續(xù)增長，而基于各類PON技術(shù)的FTTH具有很好的長期演進和升級的能力，可以在同樣的光纖基礎(chǔ)設(shè)施上提供至少幾十倍的容量擴展空間，充分滿足5G容量增長的需求。

2、一個是服務(wù)質(zhì)量好。FTTH具備高質(zhì)量QoS能力，能很好支持語音、數(shù)據(jù)和視頻三重業(yè)務(wù)，完全可以支持5G業(yè)務(wù)。

3、支持多速率模式。由于5G建設(shè)初期的基站很多與4G同站址，因此存在多種制式基站共站址方式，要求WDM-PON具備多速率承載的能力，在同一個PON口下，不同波長可以對應(yīng)不同的傳輸速率，以滿足不同無線制式基站承載的要求。WDM-PON線路速率0.6～10GBps，單PON口支持多速率，用戶側(cè)支持多種接口類型，能滿足5G網(wǎng)絡(luò)的多速率承載要求。

4、前傳距離可達20公里，滿足5G要求。5G前傳距離要求不小于10公里，城區(qū)DU-AAU間的光纜傳輸距離一般在4公里以內(nèi)，農(nóng)村地區(qū)DU-AAU間的光纜傳輸距離一般在10公里以內(nèi)。而PON的有效傳輸距離可達到20公里，可以滿足5G組網(wǎng)需求。

5、WDM-PON設(shè)備具備完善的同步接口，支持時間和頻率同步功能。WDM-PON傳輸時延<200us，頻率抖動<0.002ppm，頻率同步±0.05ppm，時間同步<±8.138ns，滿足5G組網(wǎng)需求。

WDM-PON 提供了豐富的帶寬、時延小并且安全性好，能很好的滿足5G基站前傳的帶寬需求，可作為未來5G前傳的主要技術(shù)選擇之一。

二、WDM-PON網(wǎng)絡(luò)組建要點

典型的WDM-PON由三部分組成：光線路終端（OLT）、光波長分配網(wǎng)絡(luò)（OWDN）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），如圖1所示。

1、光線路終端（OLT）

5G網(wǎng)絡(luò)中，為了保證低延遲實時業(yè)務(wù)的用戶體驗，將核心網(wǎng)功能將下沉至邊緣接入部分，為了適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，與核心網(wǎng)互聯(lián)的OLT也將增加相應(yīng)的計算和存儲功能，滿足體驗敏感型業(yè)務(wù)的需求。

2、光波長分配網(wǎng)絡(luò)（OWDN）

WDM-PON支持N×25Gbit/s 速率，承載5G前傳的eCPRI信號（25Gbit/s），AAU與DU之間最大光纖距離為10km，采用波分復用的技術(shù)，系統(tǒng)包括20通道、14通道兩種規(guī)格。

2、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）

ONU可以是獨立設(shè)備，也可以基于SFP內(nèi)置于AAU中，其基本要求是“無色”，通常基于可調(diào)激光器實現(xiàn)。以20通道系統(tǒng)為例，采用一芯光纖（不考慮引入纖）即可承載6個基站/18個AAU（其余2通道備用），而點對點方式（一般為雙纖雙向）需要36芯光纖，因此，該系統(tǒng)能夠有效節(jié)省光纖。

總之，光接入與5G不是互相替代的關(guān)系，而是協(xié)調(diào)發(fā)展、互相補充、共同發(fā)展的關(guān)系，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的PON網(wǎng)絡(luò)今后還將作為5G的前傳承載網(wǎng)，不但不會被取代，而是要進行升級改進，提高性能，具有更為廣闊的使用前景。

參考文獻：

[1] 刁興玲.韋樂平，5G時代光纖需求依然強勁.Technology技術(shù)？光？承載，2018.25

[2]張新全，程容，何煒，楊奇.固移融合接入網(wǎng)架構(gòu)研究.光通信研究，2016.5

作者簡介：

韋湘瑩（1980—? ），女，廣西來賓人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學院信息技術(shù)分院教師，講師，研究方向：交換技術(shù)和接入網(wǎng)技術(shù)。