淺談5G時(shí)代光纖接入網(wǎng)的發(fā)展

摘 要：隨著5G牌照發(fā)放，我國(guó)將邁入5G時(shí)代，5G在數(shù)據(jù)傳輸速率、傳輸時(shí)延、系統(tǒng)容量等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有光纖接入網(wǎng)所沒(méi)有的靈活、方便的優(yōu)勢(shì)，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(bǔ)，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(duì)5G網(wǎng)絡(luò)與光纖接入網(wǎng)的互補(bǔ)、融合進(jìn)行說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：5G前傳;WDM-PON;高速率;低時(shí)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(guó)將邁入了5G時(shí)代。5G即第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th generation mobile networks），是最新一代蜂窩移動(dòng)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(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，其峰值理論傳輸速度可達(dá)每8秒1GB，連續(xù)廣域覆蓋和高移動(dòng)性下，用戶體驗(yàn)速率達(dá)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(shí)延、系統(tǒng)容量等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，可以與現(xiàn)在的光纖接入網(wǎng)媲美，同時(shí)還具有固定接入所沒(méi)有的靈活方便的優(yōu)勢(shì)，所以，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)大規(guī)模鋪開(kāi)后，人們常常會(huì)有疑問(wèn)：它是否會(huì)取代現(xiàn)有的光纖接入網(wǎng)？光纖接入網(wǎng)的市場(chǎng)是否會(huì)重蹈固定電話被手機(jī)蠶食的覆轍？

其實(shí)，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(diǎn)和適用場(chǎng)景，光接入能夠?qū)?G網(wǎng)絡(luò)提供承載，二者協(xié)同互補(bǔ)，深入融合，提供高速率和廣覆蓋，可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的相互補(bǔ)充。下面將談?wù)劰饫w接入網(wǎng)在5G組網(wǎng)中的優(yōu)勢(shì)及組網(wǎng)方案：

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

5G組網(wǎng)會(huì)同時(shí)采用厘米波和毫米波，每平方公里覆蓋物理基站密度會(huì)多幾倍。例如：3.5GHz頻段相對(duì)于1.8GHz頻段它的衰減大了14dB，14dB就是30倍，信號(hào)弱了30倍，所以基站覆蓋范圍肯定是越來(lái)越小，基站密度肯定會(huì)多幾倍。毫米波可能會(huì)多十倍，覆蓋的光纖連接數(shù)可能達(dá)到幾十上百。5G的AAU-DU間稱為前傳，前傳承載網(wǎng)需要耗費(fèi)大量的光纖，為了保持5G網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)可行性，最大限度的控制成本增長(zhǎng)，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(jī)房機(jī)柜、管道管孔、桿路、ODN、光纜、光纖等等，實(shí)現(xiàn)固移基礎(chǔ)資源的共享，WDM-PON是在PON的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)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(lái)組網(wǎng)，是一種采用波分復(fù)用技術(shù)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的無(wú)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(gè)優(yōu)勢(shì)：

1、有充足的容量擴(kuò)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(wú)線接入網(wǎng)的容量需求會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，而基于各類(lèi)PON技術(shù)的FTTH具有很好的長(zhǎng)期演進(jìn)和升級(jí)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(kuò)展空間，充分滿足5G容量增長(zhǎng)的需求。

2、一個(gè)是服務(wù)質(zhì)量好。FTTH具備高質(zhì)量QoS能力，能很好支持語(yǔ)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(gè)PON口下，不同波長(zhǎng)可以對(duì)應(yīng)不同的傳輸速率，以滿足不同無(wú)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(lèi)型，能滿足5G網(wǎng)絡(luò)的多速率承載要求。

4、前傳距離可達(dá)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(dá)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(shí)間和頻率同步功能。WDM-PON傳輸時(shí)延<200us，頻率抖動(dòng)<0.002ppm，頻率同步±0.05ppm，時(shí)間同步<±8.138ns，滿足5G組網(wǎng)需求。

WDM-PON 提供了豐富的帶寬、時(shí)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(lái)5G前傳的主要技術(shù)選擇之一。

二、WDM-PON網(wǎng)絡(luò)組建要點(diǎn)

典型的WDM-PON由三部分組成：光線路終端（OLT）、光波長(zhǎng)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(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的用戶體驗(yàn)，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(shì)，與核心網(wǎng)互聯(lián)的OLT也將增加相應(yīng)的計(jì)算和存儲(chǔ)功能，滿足體驗(yàn)敏感型業(yè)務(wù)的需求。

2、光波長(zhǎng)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(hào)（25Gbit/s），AAU與DU之間最大光纖距離為10km，采用波分復(fù)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(dú)立設(shè)備，也可以基于SFP內(nèi)置于AAU中，其基本要求是“無(wú)色”，通?；诳烧{(diào)激光器實(shí)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(gè)基站/18個(gè)AAU（其余2通道備用），而點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(bǔ)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(huì)被取代，而是要進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，提高性能，具有更為廣闊的使用前景。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

韋湘瑩（1980—? ），女，廣西來(lái)賓人，柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)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)。