浅谈5G时代光纤接入网的发展

摘 要：随着5G牌照发放，我国将迈入5G时代，5G在数据传输速率、传输时延、系统容量等方面具有极大的优势，同时还具有光纤接入网所没有的灵活、方便的优势，但5G网络和光纤接入网不是相互替代的关系，而是协同互补，深入融合的，本文将从光纤接入网在5G前传中的应用对5G网络与光纤接入网的互补、融合进行说明。

关键词：5G前传;WDM-PON;高速率;低时延;大容量

2019年6月6日工信部正式发放5G牌照，意味着我国将迈入了5G时代。5G即第五代移动通信技术（5th generation mobile networks），是最新一代蜂窝移动通信技术，是4G系统的延伸。5G网络的数据传输速率远远高于以前的蜂窝网络，其峰值理论传输速度可达每8秒1GB，连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s，比4G网络的传输速度快数百倍，网络延迟低于1毫秒。

由于5G在数据传输速率、传输时延、系统容量等方面具有极大的优势，可以与现在的光纤接入网媲美，同时还具有固定接入所没有的灵活方便的优势，所以，当5G网络建设大规模铺开后，人们常常会有疑问：它是否会取代现有的光纤接入网？光纤接入网的市场是否会重蹈固定电话被手机蚕食的覆辙？

其实，从网络接入、网络承载和网络架构三大角度看，光接入与5G有各自不同的特点和适用场景，光接入能够对5G网络提供承载，二者协同互补，深入融合，提供高速率和广覆盖，可实现业务场景的相互补充。下面将谈谈光纤接入网在5G组网中的优势及组网方案：

一、光纤接入网在5G网络中的优势

5G组网会同时采用厘米波和毫米波，每平方公里覆盖物理基站密度会多几倍。例如：3.5GHz频段相对于1.8GHz频段它的衰减大了14dB，14dB就是30倍，信号弱了30倍，所以基站覆盖范围肯定是越来越小，基站密度肯定会多几倍。毫米波可能会多十倍，覆盖的光纤连接数可能达到几十上百。5G的AAU-DU间称为前传，前传承载网需要耗费大量的光纤，为了保持5G网络的经济可行性，最大限度的控制成本增长，就要想方设法充分利用已有的FTTH的光纤基础设施，包括机房机柜、管道管孔、杆路、ODN、光缆、光纤等等，实现固移基础资源的共享，WDM-PON是在PON的基础上进行改进而形成的技术方案，这一技术充分利用PON网络中的光纤资源来组网，是一种采用波分复用技术、点对点的无源光网络，可以将用户接入宽带增加数倍乃至数十倍，满足用户的终极需求，它作为5G网络的前传方案有以下几个优势：

1、有充足的容量扩展空间。随着5G用户数的增加，新业务的应用和消耗流量的增加，5G无线接入网的容量需求会持续增长，而基于各类PON技术的FTTH具有很好的长期演进和升级的能力，可以在同样的光纤基础设施上提供至少几十倍的容量扩展空间，充分满足5G容量增长的需求。

2、一个是服务质量好。FTTH具备高质量QoS能力，能很好支持语音、数据和视频三重业务，完全可以支持5G业务。

3、支持多速率模式。由于5G建设初期的基站很多与4G同站址，因此存在多种制式基站共站址方式，要求WDM-PON具备多速率承载的能力，在同一个PON口下，不同波长可以对应不同的传输速率，以满足不同无线制式基站承载的要求。WDM-PON線路速率0.6～10GBps，单PON口支持多速率，用户侧支持多种接口类型，能满足5G网络的多速率承载要求。

4、前传距离可达20公里，满足5G要求。5G前传距离要求不小于10公里，城区DU-AAU间的光缆传输距离一般在4公里以内，农村地区DU-AAU间的光缆传输距离一般在10公里以内。而PON的有效传输距离可达到20公里，可以满足5G组网需求。

5、WDM-PON设备具备完善的同步接口，支持时间和频率同步功能。WDM-PON传输时延<200us，频率抖动<0.002ppm，频率同步±0.05ppm，时间同步<±8.138ns，满足5G组网需求。

WDM-PON 提供了丰富的带宽、时延小并且安全性好，能很好的满足5G基站前传的带宽需求，可作为未来5G前传的主要技术选择之一。

二、WDM-PON网络组建要点

典型的WDM-PON由三部分组成：光线路终端（OLT）、光波长分配网络（OWDN）、光网络单元（ONU），如图1所示。

1、光线路终端（OLT）

5G网络中，为了保证低延迟实时业务的用户体验，将核心网功能将下沉至边缘接入部分，为了适应这一发展趋势，与核心网互联的OLT也将增加相应的计算和存储功能，满足体验敏感型业务的需求。

2、光波长分配网络（OWDN）

WDM-PON支持N×25Gbit/s 速率，承载5G前传的eCPRI信号（25Gbit/s），AAU与DU之间最大光纤距离为10km，采用波分复用的技术，系统包括20通道、14通道两种规格。

2、光网络单元（ONU）

ONU可以是独立设备，也可以基于SFP内置于AAU中，其基本要求是“无色”，通常基于可调激光器实现。以20通道系统为例，采用一芯光纤（不考虑引入纤）即可承载6个基站/18个AAU（其余2通道备用），而点对点方式（一般为双纤双向）需要36芯光纤，因此，该系统能够有效节省光纤。

总之，光接入与5G不是互相替代的关系，而是协调发展、互相补充、共同发展的关系，现在广泛应用的PON网络今后还将作为5G的前传承载网，不但不会被取代，而是要进行升级改进，提高性能，具有更为广阔的使用前景。

参考文献：

[1] 刁兴玲.韦乐平，5G时代光纤需求依然强劲.Technology技术？光？承载，2018.25

[2]张新全，程容，何炜，杨奇.固移融合接入网架构研究.光通信研究，2016.5

作者简介：

韦湘莹（1980—  ），女，广西来宾人，柳州铁道职业技术学院信息技术分院教师，讲师，研究方向：交换技术和接入网技术。