5G時代傳統寬帶網絡面臨的機遇與挑戰

吳 俠

（廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，深圳 518038）

5G是指第五代的移動通信技術，從移動通信發展上看，其從第一代模擬技術一直發展為4G技術，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，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絡的地位。因此分析5G時代傳統寬帶網絡面臨的機遇與挑戰十分必要。

1 5G網絡闡述

1.1 發展現狀

近幾年，5G網絡得到了快速的發展，并進行了一系列的使用。相比于現階段人們所使用的4G網絡，5G網絡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發展到5G，實際上已經是整個信息通訊領域大革命時代的到來。5G包括了各類無線、網絡及IT技術的融合和集成，不同于以往的移動通信換代，5G不僅是技術變革，更是產業融合、跨界拓展和生態重構的新機遇，充滿想象空間[1]。

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

1.2 主要技術

在5G網絡下，高頻傳輸技術是此網絡中的核心技術。當下，人們所使用的4G網絡，其頻率大概在3GHz以下。由于我國網絡用戶的需求量逐漸增多，人們使用力度的增強，使網絡傳輸量急速上升，現階段4G網絡頻段無法滿足人們的使用需要。為了滿足人們的大量網絡傳輸需求，5G網絡需要提升至現在的10倍以上，只有這樣，才能夠符合人們日益增加的網絡傳輸量。但是提升網絡頻率不是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定性。

除此之外，5G網絡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境對其造成的影響。在網絡虛擬化問題上，國外研究的較早，并且已經形成了軟件定義網絡與網絡虛擬功能兩種。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，研發更多高新技術，同時還能夠為人們提供便利提高了運營商在系統上的升級、維護及售后處理等效率。對于現代科技公司而言，云服務不僅是重要技術手段，同時還是當下社會急需的一種網絡功能，其需要上百個網絡服務器的支持。公司規模越大，其平臺就越廣，云計算具有的超強計算能力及數據存儲力，能夠使公司投入少量的資金獲取更多的回報，從而加強數據管理效率。在未來，人們的生活會與云計算之間產生緊密的關聯，同時5G網絡也能夠在云計算上得到更好的發展。

1.3 重要作用

首先，可以減少投入成本，提高工程建設效率。有關學者指出，在城市建設過程中，未來的5G網絡會使用厘米波與毫米波相結合的方式進行網絡建設，與現在物理基站相比，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會增至幾十，甚至上百；固網的FTTH所覆蓋的用戶會達到上千，其光纖連接數會增至幾千，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，現存的FTTH光纖也完全有能力接受并容納5G。據相關測算，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用戶數量逐漸增多，流量消耗數目的增加以及新業務應用率的提升，使得5G網絡下的無線網容量需要逐漸擴大，而在PON技術下的FTTH具備良好的升級能力與長期演進，相對與4G網絡，其能夠在同一光纖上提供超過幾十倍的容量空間。

然后，服務質量較高。有關學者表示FTTH擁有較高質量的QoS能力，可以有效支持語音、視頻及數據業務，能夠為5G業務提供全面支持。

最后，實現同步部署，方便且高效。5G網絡需要在分組及物理層同步的基礎上進行發展，但是在實際網絡中，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技術能夠有效解決以上問題，此技術不僅具備可適配的獨特架構，同時還具有可以調控的同步算法。

2 5G時代傳統寬帶網絡面臨的機遇

2.1 從光纖上看

根據有關預測及分析，按照現有的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，其基站數量還會不斷增加。這說明如果5G網絡基站光纖數量為4G網絡的兩倍，那么5G網絡的基站建設會使用更多的光纖，其使用空間會高達幾億公里以上。另外，根據工信部所發布的數據來看，我國有限網絡的覆蓋率已經達到了88%，并且三大運營商的網絡用戶總數已高達3.84億，由于5G網絡的頻率較高，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量，需要經過更多年的經營及布局。因此，對于傳統寬帶網絡來說，5G時代的來臨并不會將其完全替代。

2.2 從光模塊上看

與以上假設一致，若是5G網絡的基站按照三扇區進行考慮，并且對網路架構以大、大集中于不集中進行考慮，5G網絡能夠承受千萬級的高速光模塊的用量，其速度可達25/50Gb/s。若是想要我國數據中心擁有更大的存儲及發展空間，高速光模塊的用量會持續增加。

2.3 從接入網系統上看

在5G網絡新架構下，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，此些技術的引用，需要大量的可調激光器、WDM以及高速光模塊。除此之外，eCPRI系統會變為底層接口主導技術，并且還要使用FlexE接口能夠支持的網絡切片，與EVPN、SR等簡化控制協議，從而提升調度的靈活性[3]。值得一提的是，使用SDN架構能夠有效實現業務的自動化及調整的靈活性。

2.4 從 FTTH 上看

隨著5G時代的悄然來臨，一些業內的學者開始思考5G網絡是否會取代FTTH網絡，相關專家指出，5G網絡并不會將FTTH網絡取代掉，反而會為FTTH網絡帶來更多的發展機遇。具體解釋為，5G網絡的頻譜較高且穿墻能力不強，就連毫米波信號都無法傳統外墻，更不用提達到個人用戶家庭內部。所以，在5G時代，為了能夠實現有效穿透能力，需要布置能夠進入用戶家庭內部ONT中的FTTH網絡。可以說，利用WiFi為用戶提供網絡支持的方式可能依舊會占據主導位置。

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

3 5G時代傳統寬帶網絡面臨的挑戰

因為5G的傳輸速率較高、頻段較高，所以對于光纖網絡容量及連接密度提出了更高的要求，并且一些業務還需要較低的延時率。與此同時，5G網絡出了連接上會對光纖造成挑戰，同時在網絡結構、拓撲結構、傳輸媒質以及功能等都發生了重要的變化，這表示了在5G時代，光纖設施需要面對眾多挑戰。

有關學者指出，光纖設施所面對的挑戰大致分為兩種，一是5G標準架構下引入了先進的運化網絡架構與新接口，這需要光纖網絡要按照4G網絡延時率的 對10倍4G速率予以支持，這對寬帶網絡造成了巨大的壓力。二是5G時代，為了確保網絡經濟具有較強的可行性，需要光纖網絡由架構至技術進行全面創新，進而對日益增長的光纖設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存FTTH光纖設施進行充分利用，包括其機房機柜、光纜、管道管孔、ODN以及光纖等，從而實現固話移動資源的共享。

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

4 結束語

綜上所述，5G時代的來臨不僅促進了傳統寬帶網絡的發展，同時也為其帶來了許多要應對的挑戰。5G網絡的存在，促進了傳統寬帶網絡的光纖、光模塊、從接入網系統以及FTTH網絡的發展，并且其在未來會與4G網絡并存；其挑戰為5G網絡的傳輸、下載速度更快，網絡延遲低，會搶占較多的寬帶用戶。