淺談5G時代光纖接入網的發展

摘 要：隨著5G牌照發放，我國將邁入5G時代，5G在數據傳輸速率、傳輸時延、系統容量等方面具有極大的優勢，同時還具有光纖接入網所沒有的靈活、方便的優勢，但5G網絡和光纖接入網不是相互替代的關系，而是協同互補，深入融合的，本文將從光纖接入網在5G前傳中的應用對5G網絡與光纖接入網的互補、融合進行說明。

關鍵詞：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（5th generation mobile networks），是最新一代蜂窩移動通信技術，是4G系統的延伸。5G網絡的數據傳輸速率遠遠高于以前的蜂窩網絡，其峰值理論傳輸速度可達每8秒1GB，連續廣域覆蓋和高移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s，比4G網絡的傳輸速度快數百倍，網絡延遲低于1毫秒。

由于5G在數據傳輸速率、傳輸時延、系統容量等方面具有極大的優勢，可以與現在的光纖接入網媲美，同時還具有固定接入所沒有的靈活方便的優勢，所以，當5G網絡建設大規模鋪開后，人們常常會有疑問：它是否會取代現有的光纖接入網？光纖接入網的市場是否會重蹈固定電話被手機蠶食的覆轍？

其實，從網絡接入、網絡承載和網絡架構三大角度看，光接入與5G有各自不同的特點和適用場景，光接入能夠對5G網絡提供承載，二者協同互補，深入融合，提供高速率和廣覆蓋，可實現業務場景的相互補充。下面將談談光纖接入網在5G組網中的優勢及組網方案：

一、光纖接入網在5G網絡中的優勢

5G組網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，覆蓋的光纖連接數可能達到幾十上百。5G的AAU-DU間稱為前傳，前傳承載網需要耗費大量的光纖，為了保持5G網絡的經濟可行性，最大限度的控制成本增長，就要想方設法充分利用已有的FTTH的光纖基礎設施，包括機房機柜、管道管孔、桿路、ODN、光纜、光纖等等，實現固移基礎資源的共享，WDM-PON是在PON的基礎上進行改進而形成的技術方案，這一技術充分利用PON網絡中的光纖資源來組網，是一種采用波分復用技術、點對點的無源光網絡，可以將用戶接入寬帶增加數倍乃至數十倍，滿足用戶的終極需求，它作為5G網絡的前傳方案有以下幾個優勢：

1、有充足的容量擴展空間。隨著5G用戶數的增加，新業務的應用和消耗流量的增加，5G無線接入網的容量需求會持續增長，而基于各類PON技術的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設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、一個是服務質量好。FTTH具備高質量QoS能力，能很好支持語音、數據和視頻三重業務，完全可以支持5G業務。

3、支持多速率模式。由于5G建設初期的基站很多與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，用戶側支持多種接口類型，能滿足5G網絡的多速率承載要求。

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DU-AAU間的光纜傳輸距離一般在4公里以內，農村地區DU-AAU間的光纜傳輸距離一般在10公里以內。而PON的有效傳輸距離可達到20公里，可以滿足5G組網需求。

5、WDM-PON設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前傳的主要技術選擇之一。

二、WDM-PON網絡組建要點

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

1、光線路終端（OLT）

5G網絡中，為了保證低延遲實時業務的用戶體驗，將核心網功能將下沉至邊緣接入部分，為了適應這一發展趨勢，與核心網互聯的OLT也將增加相應的計算和存儲功能，滿足體驗敏感型業務的需求。

2、光波長分配網絡（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，系統包括20通道、14通道兩種規格。

2、光網絡單元（ONU）

ONU可以是獨立設備，也可以基于SFP內置于AAU中，其基本要求是“無色”，通常基于可調激光器實現。以20通道系統為例，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，該系統能夠有效節省光纖。

總之，光接入與5G不是互相替代的關系，而是協調發展、互相補充、共同發展的關系，現在廣泛應用的PON網絡今后還將作為5G的前傳承載網，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？光？承載，2018.25

[2]張新全，程容，何煒，楊奇.固移融合接入網架構研究.光通信研究，2016.5

作者簡介：

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