By Kara Mullaley, Corning Inc.

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5G網(wǎng)絡(luò)有望通過(guò)智能網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用連接人與物，所有這些都會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)。其尋求提供所有性能因素中的最佳性能，同時(shí)連接更多設(shè)備。這些網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)步將推動(dòng)并激發(fā)新一輪的計(jì)算和技術(shù)創(chuàng)新浪潮，這些浪潮將改變我們的生活和工作方式。但是在5G成為現(xiàn)實(shí)之前，必須建立網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持?jǐn)?shù)十億個(gè)設(shè)備和數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的兆位數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)將淹沒(méi)網(wǎng)絡(luò)。

接下來(lái)，讓我們看一下5G將如何影響光纖需求。

最初的蜂窩網(wǎng)絡(luò)功能相當(dāng)簡(jiǎn)單，但是隨著每一代功能、應(yīng)用和服務(wù)的擴(kuò)展，支持它們的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施變得越來(lái)越復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)5G的所有功能，將需要更密集的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)提供關(guān)鍵的性能指標(biāo)：更低的延遲、更長(zhǎng)的電池壽命、更高的數(shù)據(jù)速率、超高的可靠性以及更多的連接設(shè)備。

蜂窩功能已經(jīng)從每秒14.4 kbits的模擬語(yǔ)音，發(fā)展到每秒數(shù)千兆位的物聯(lián)網(wǎng)連接。無(wú)線接入演進(jìn)到5G的下一步將與之前的步驟有很大的不同。

為什么5G與眾不同?

5G帶來(lái)了一個(gè)真正連接的社會(huì)的愿景，其影響力幾乎遍及每個(gè)行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)將改變經(jīng)濟(jì)和我們生活的方式，5G同樣會(huì)改變并創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)機(jī)會(huì)。

5G智能建筑/城市/社區(qū)將為公民提供更高效的服務(wù)，增加不同經(jīng)濟(jì)部門之間的合作，并鼓勵(lì)私營(yíng)和公共部門的創(chuàng)新商業(yè)模式。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，5G將使虛擬醫(yī)學(xué)大大提高預(yù)防保健和機(jī)器人手術(shù)的有效性。

自動(dòng)駕駛汽車將有助于使交通更安全、停車更容易，并改善交通流量和交通擁堵。

上述機(jī)會(huì)在很大程度上取決于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此對(duì)更低延遲和更高帶寬的需求變得更加重要。反過(guò)來(lái)，這推動(dòng)了對(duì)邊緣計(jì)算的需求，以使關(guān)鍵數(shù)據(jù)能夠快速傳輸。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)的早期發(fā)展是利用低塔頻譜使用宏塔，該低塔頻譜能夠覆蓋廣闊的物理區(qū)域，相距最多25英里(如果允許拓?fù)浣Y(jié)構(gòu))。但是，無(wú)法將塔架放置在任何地方，并且越來(lái)越多地部署了小型蜂窩和無(wú)線電頭，以使無(wú)線電更接近用戶。隨著小型蜂窩開(kāi)始增加3G和4G部署的覆蓋范圍和容量，引入了“densification”一詞。

對(duì)于5G，與之前的版本不同，將使用不同的頻率集來(lái)實(shí)施新服務(wù)。6 GHz以下將在全球范圍內(nèi)用作城市范圍內(nèi)移動(dòng)連接的基礎(chǔ)，而頻譜的較高部分(24 GHz及以上的毫米波頻率)將用于高帶寬覆蓋。這種新的更高頻段的頻譜固有地具有更大的距離覆蓋范圍限制。因此，“densification”具有全新的含義。

目前使用的典型4G宏小區(qū)的范圍理論上可以覆蓋10平方英里(1英里=1.609公里)。 5G計(jì)劃擁有多達(dá)60個(gè)小型蜂窩，覆蓋一平方英里

如圖“當(dāng)前4G與未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)”所示，當(dāng)今典型的4G宏小區(qū)的范圍理論上可以覆蓋10平方英里。 5G計(jì)劃中有多達(dá)60個(gè)小型蜂窩小區(qū)，覆蓋的面積僅為1平方英里。實(shí)際部署需求可能會(huì)有所不同，但是1：600的比例是要考慮的全新水平。

光纖是現(xiàn)有無(wú)線回傳網(wǎng)絡(luò)的首選介質(zhì)，即使在不是這種情況的網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線回傳最終也需要連接到光纖回傳中。對(duì)于連接5G小型蜂窩密集網(wǎng)絡(luò)的所謂“前傳”，光纖也將是首選。為什么是這樣?光纖是正確選擇的眾多原因之一是提高了速度，同時(shí)具有較低的衰減、抗電磁干擾性，小巧的尺寸以及幾乎無(wú)限的帶寬潛力。問(wèn)題變成：“支撐每個(gè)單元需要多少根光纖?”答案主要取決于將采用哪種技術(shù)協(xié)議。

以我們每平方英里60個(gè)單元的示例為例，一些估算表明，連接它們需要8英里的光纜。但是，等等，我們需要更多信息……

如今，許多運(yùn)營(yíng)商正在將通用公共無(wú)線電接口(CPRI)協(xié)議用于宏塔上的無(wú)線電頭，以支持各種蜂窩服務(wù)(2G、3G和4G / LTE)。傳統(tǒng)上，每個(gè)扇區(qū)和每個(gè)頻帶都接收專用的一對(duì)(每個(gè)用于傳輸和接收數(shù)據(jù)的一根光纖)。運(yùn)營(yíng)商可以將24或36根光纖投擲到一個(gè)蜂窩站點(diǎn)，并確信他們?cè)谠撜军c(diǎn)有增加容量的空間。

運(yùn)營(yíng)商將需要決定保留點(diǎn)對(duì)點(diǎn)專用網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議，還是選擇采用波分復(fù)用(WDM)解決方案來(lái)降低光纖數(shù)量需求。

使用WDM解決方案，僅使用兩根光纖即可為先前描述的同一宏塔提供服務(wù)。兩種方法都需要權(quán)衡取舍，并且個(gè)別情況可能導(dǎo)致不同的決策。

隨著小型小區(qū)的致密化發(fā)展(不僅用于未來(lái)的5G需求，而且還用于現(xiàn)有的3G和4G需求)，沿著這些網(wǎng)絡(luò)的光纖和連接點(diǎn)的擴(kuò)散將迅速增長(zhǎng)。

5G帶來(lái)的機(jī)遇在很大程度上取決于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此，比以往任何時(shí)候都更重要的是降低延遲和帶寬。

如果運(yùn)營(yíng)商選擇使用一、二或十二根光纖為小型蜂窩基站服務(wù)，這對(duì)成本有何影響?我們可以肯定的是，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的部署中，一開(kāi)始就添加更多的物理容量比返回再添加覆蓋要便宜得多。當(dāng)每個(gè)單元的光纖數(shù)量增加時(shí)，成本的增量增加并沒(méi)有您所預(yù)期的那么劇烈。從一根光纖跳到十二根光纖的成本增加幅度不到百分之十。

運(yùn)營(yíng)商正在趨向于在外部網(wǎng)絡(luò)中采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線部署重疊的外部工廠中的融合方法。我們已經(jīng)在地鐵中看到了很多年，現(xiàn)在，光纖到戶的構(gòu)建已與無(wú)線增密計(jì)劃合并在一起。在消費(fèi)者需求、新應(yīng)用和堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)設(shè)施的循環(huán)推動(dòng)下，光纖需求持續(xù)上升。

室內(nèi)

5G不僅用于戶外，在室內(nèi)也能感受到它的影響。 5G將“破壞”許多分布式天線系統(tǒng)(DAS)網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)榕c3G和4G部署相比，天線的位置需要更近。

此外，基于銅纜的傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施將無(wú)法跟上5G帶寬。為了跟上步伐，智能建筑將經(jīng)歷他們自己的水平光纖轉(zhuǎn)換。

還記得電梯門關(guān)閉時(shí)失去所有信號(hào)嗎?由于當(dāng)今大多數(shù)的蜂窩通信都發(fā)生在室內(nèi)，因此許多建筑物已經(jīng)升級(jí)了其蜂窩覆蓋范圍，因此這些事件現(xiàn)在很少而且相差甚遠(yuǎn)。根據(jù)消費(fèi)者對(duì)無(wú)縫連接的需求，DAS和小型蜂窩小區(qū)已經(jīng)增強(qiáng)了蜂窩內(nèi)的建筑物和大型公共場(chǎng)所的覆蓋范圍。實(shí)際上，無(wú)線通訊在行業(yè)中通常被稱為第四實(shí)用程序，對(duì)水、電或HVAC的建筑物至關(guān)重要。這種趨勢(shì)將僅隨著對(duì)消費(fèi)者連接性的需求持續(xù)存在而繼續(xù)。

那不是全部。我們僅簡(jiǎn)要介紹了物聯(lián)網(wǎng)，但再次設(shè)想了幾乎所有使它們變得智能的“事物”上的傳感器和設(shè)備：公用事業(yè)和照明、冰箱、垃圾桶、安全系統(tǒng)、停車場(chǎng)等。添加可穿戴設(shè)備和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，您開(kāi)始看到室內(nèi)和室外的可能性。

5G無(wú)疑將是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，但其影響可能會(huì)更大。5G除了具有發(fā)展性之外，還具有潛在的革命性。可能性幾乎是無(wú)限的，但是智能的、深層的光纖基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)于實(shí)現(xiàn)這一愿景至關(guān)重要。(編譯/千家網(wǎng))