基于5GFWA的組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析

基于5GFWA的組網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析摘要：本文闡述了5GFWA組網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展背景，對(duì)5GFWA的接入方式和終端類型進(jìn)行了分類梳理和描述，分析了5GFWA主要技術(shù)應(yīng)用演進(jìn)趨勢(shì)，最后對(duì)國(guó)內(nèi)5GFWA的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了深入分析和討論。關(guān)鍵字：5GFWA，5GCPE，千兆網(wǎng)絡(luò)一、引言當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革在全球深入發(fā)展，以5G、千兆光網(wǎng)為代表的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)是制造強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)建設(shè)不可或缺的“兩翼”和“雙輪”，在促進(jìn)信息消費(fèi)等方面發(fā)揮著重要的作用。在5G迅速發(fā)展的大背景下，5GFWA（固定無(wú)線接入，F(xiàn)ixedWirelessAccess）組網(wǎng)借助5G東風(fēng)迅速開(kāi)拓市場(chǎng)，助力“雙千兆”建設(shè)發(fā)展。二、背景隨著近十年我國(guó)光纖網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和發(fā)展，光纖網(wǎng)絡(luò)布局已經(jīng)開(kāi)始逐步放緩，近三年覆蓋率穩(wěn)定在95%左右，部分地區(qū)和場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)需求無(wú)法滿足。通過(guò)5GFWA組網(wǎng)填補(bǔ)“光纖盲區(qū)”，為各類場(chǎng)景提供低成本、靈活的提供寬帶接入服務(wù)，將會(huì)是運(yùn)營(yíng)商及終端廠商下一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)場(chǎng)。三、5GFWA組網(wǎng)介紹5GFWA在國(guó)際運(yùn)營(yíng)商市場(chǎng)中非常成熟，有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間，根據(jù)5G物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)，到2025年，全球5GCPE市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1.2億臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到600億元，中國(guó)5GCPE市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到8000萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到270億元，發(fā)展前景可觀。1、組網(wǎng)方式5GFWA組網(wǎng)方式，是通過(guò)5GCPE（客戶終端設(shè)備，CustomerPremisesEquipment）5GCPE將5G信號(hào)轉(zhuǎn)換為Wi-Fi或LAN網(wǎng)絡(luò)連接，允許多個(gè)設(shè)備在家庭、辦公室等環(huán)境中接入網(wǎng)絡(luò)，與光纖接入技術(shù)相比無(wú)需挖溝埋纜、穿墻打洞，作為一種低成本、易部署的靈活組網(wǎng)解決方案，是許多國(guó)家和地區(qū)部署寬帶的理想選擇。同時(shí)憑借5G大帶寬、低時(shí)延、大容量的特性，5GFWA可以提供媲美光纖的用網(wǎng)體驗(yàn)，因而倍受全球各大運(yùn)營(yíng)商青睞，成為拓展家庭寬帶市場(chǎng)的利器。圖1典型的家庭5GFWA組網(wǎng)方式2、終端類型5GFWA組網(wǎng)方式可應(yīng)用于個(gè)人、家庭、商企和工業(yè)等多樣化場(chǎng)景。在不同場(chǎng)景中，5GFWA組網(wǎng)終端也根據(jù)用網(wǎng)需求和場(chǎng)景特征，呈現(xiàn)出不同形態(tài)和特點(diǎn)。在家庭、商企等場(chǎng)景中，5GCPE通常固定位置使用，按照使用位置分為室內(nèi)型和室外型。其中，室外型CPE通常由IDU（IndoorUnit，室內(nèi)單元）和ODU（OutdoorUnit，室外單元）兩部分組成。ODU安裝在窗外、屋頂?shù)任恢?，與安裝在室內(nèi)IDU通過(guò)有線或無(wú)線的方式相連。ODU負(fù)責(zé)接收運(yùn)營(yíng)商基站的5G信號(hào)，并完成對(duì)信號(hào)的變頻、放大等作用。IDU在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋和路由功能，為各類終端提供網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)。ODU+IDU的5GFWA終端部署方案，能夠較好地解決毫米波受到建筑物和遮擋物時(shí)衰減的問(wèn)題，使得5GFWA在室內(nèi)發(fā)揮毫米波最高效的性能。在工業(yè)場(chǎng)景中，衍生出工業(yè)級(jí)的5GCPE，又稱5GDTU或5G工業(yè)路由器滿足工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景需求，如嵌入集成、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)采集、云端運(yùn)維、耐惡劣復(fù)雜環(huán)境、抗電磁干擾、支持三防、支持行業(yè)規(guī)約協(xié)議、支持二次開(kāi)發(fā)等。在移動(dòng)場(chǎng)景中，體積小、輕量化的隨身MiFi（MobileWi-Fi）可通過(guò)鋰電池供電，隨時(shí)隨地滿足終端5G網(wǎng)絡(luò)接入需求。此外，針對(duì)個(gè)人用戶場(chǎng)景或接入終端較少行業(yè)場(chǎng)景，5GUFi（USBWi-Fi），也稱5GDongle，通過(guò)連接其他終端USB供電提供網(wǎng)絡(luò)連接。四、5GFWA應(yīng)用技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)1、毫米波：目前5GFWA的主要應(yīng)用Sub-6GHz頻段，雖經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯，但頻段資源有限，也無(wú)法充分發(fā)揮5G能力，現(xiàn)階段5GFWA相較光纖接入仍具有一定劣勢(shì)。而5G毫米波可以在傳輸質(zhì)量、帶寬容量上，使得5GFWA在部分場(chǎng)景下完全媲美光纖接入的使用體驗(yàn)，如人口密集、傳輸距離較近的家庭物聯(lián)網(wǎng)、交通樞紐和公共場(chǎng)館等。目前北美的兩大電信運(yùn)營(yíng)商AT&T和Verizon都把5G毫米波優(yōu)先應(yīng)用在了家庭寬帶領(lǐng)域，用于替代家庭光纖網(wǎng)絡(luò)接入。2、QoS和網(wǎng)絡(luò)切片：運(yùn)營(yíng)商傳統(tǒng)的流量經(jīng)營(yíng)模式已經(jīng)無(wú)法滿足5G時(shí)代多樣化場(chǎng)景的用網(wǎng)需求，基于網(wǎng)絡(luò)切片的差異化服務(wù)經(jīng)營(yíng)將成為趨勢(shì)。通過(guò)5GFWA組網(wǎng)承載5G網(wǎng)絡(luò)切片，為各類用網(wǎng)場(chǎng)提供多種端到端邏輯的“專用網(wǎng)絡(luò)”。一方面可為5GFWA組網(wǎng)提供邏輯專網(wǎng)，滿足5GFWA組網(wǎng)在特定場(chǎng)景下對(duì)網(wǎng)絡(luò)隔離的需求；另一方面，可為5GFWA組網(wǎng)提供差異化的網(wǎng)絡(luò)QoS，滿足部分用戶和部分移動(dòng)業(yè)務(wù)對(duì)特定QoS的需求。3、eSIM：為保證5GFWA的5G網(wǎng)絡(luò)使用安全、降低業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)，通過(guò)5GFWA終端內(nèi)置eSIM模塊的方式，實(shí)現(xiàn)“機(jī)+卡+人+業(yè)務(wù)+管理平臺(tái)”深度融合綁定，杜絕業(yè)務(wù)資源外流，實(shí)現(xiàn)5GFWA組網(wǎng)的信息安全可控。在防范電信欺詐、非法訪問(wèn)、二次轉(zhuǎn)售等網(wǎng)絡(luò)犯罪方面具備突出性優(yōu)勢(shì)。4、RedCap：RedCap（ReducedCapability，降低能力）作為一種輕量級(jí)的5G新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，可以使5G模組成本降低60%-70%。5GFWA可聚焦核心用網(wǎng)需求、裁剪冗余功能，從而進(jìn)一步降低成本、減小尺寸、減少功耗，進(jìn)而降低5GFWA終端設(shè)計(jì)生產(chǎn)門檻、降低5G網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)擔(dān)。5GFWA有望通過(guò)低成本布局，推動(dòng)5G應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模。五、國(guó)內(nèi)5GFWA組網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景分析在我國(guó)，光纖網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)相對(duì)完備，“雙千兆”發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃明確了5G和千兆光網(wǎng)發(fā)展重點(diǎn)目標(biāo)任務(wù)，要基本建成全面覆蓋城市地區(qū)和有條件鄉(xiāng)鎮(zhèn)的“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)固定和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)普遍具備“千兆到戶”能力。5GFWA在我國(guó)的主要應(yīng)用主要是填補(bǔ)光纖網(wǎng)絡(luò)難以覆蓋的需求。1、家庭寬帶組網(wǎng)對(duì)于部分不具備光纖入戶條件的城市、鄉(xiāng)村家庭，5GFWA作為光纖網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和替代方案，為租房、公寓、宿舍等住所不固定的人群，提供了隨插隨用、隨拆隨走的便利，免去了光纖寬帶安裝、施工、拆機(jī)、移機(jī)等問(wèn)題。尤其是在疫情期間，5GFWA無(wú)接觸、免安裝的部署體驗(yàn)，降低了疫情防控風(fēng)險(xiǎn)，滿足了人們居家辦公、學(xué)習(xí)和消費(fèi)的用網(wǎng)迫切需要。2、樓宇商企組網(wǎng)部分中小微企業(yè)無(wú)法承擔(dān)樓宇專線及寬帶業(yè)務(wù)用網(wǎng)成本，5GFWA憑借免安裝、免施工、快速部署的優(yōu)勢(shì)，一體化解決商企客戶低成本、多連接、大流量等用網(wǎng)需求。此外，5GFWA還適于展會(huì)、路演等臨時(shí)、緊急需要搭建用網(wǎng)環(huán)境的場(chǎng)景。3、行業(yè)需求組網(wǎng)5GFWA在支撐各行業(yè)專業(yè)用網(wǎng)需求上具備優(yōu)勢(shì)，如某市在開(kāi)展新冠病毒疫苗全民接種工作時(shí)，通過(guò)5GFWA搭建5G+VPDN接入組網(wǎng)方案，利用5G接入衛(wèi)生健康局內(nèi)網(wǎng)，并邏輯隔離專網(wǎng)與公網(wǎng)用戶，短時(shí)間內(nèi)快速實(shí)現(xiàn)全市大型臨時(shí)接種點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。六、結(jié)語(yǔ)隨著5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、5G技術(shù)演進(jìn)、5G終端研發(fā)的進(jìn)程，5GFWA組網(wǎng)將為千行百業(yè)場(chǎng)景提供便捷、高速的網(wǎng)絡(luò)接入能力。同時(shí)5GFWA也將成為在千兆光網(wǎng)之外，運(yùn)營(yíng)商的另一個(gè)寬帶市場(chǎng)必爭(zhēng)之地。參考文獻(xiàn)：[1]丁海,徐佳琪.5G毫米波在國(guó)內(nèi)FWA市場(chǎng)應(yīng)用分析[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2019(7):4.[2]戴繼盛.5G確定性網(wǎng)絡(luò)使能千行百業(yè)[J].通信世界,2020(17):2.[3]AldubaikhyK,WuW,ZhangN,etal.mmWaveIEEE802.11ayfor5GFixedWirelessAccess[J].IEEEWirelessCommunications,2020,PP(99):1-8.[4]EstupinanD,Jaramillo-RamirezD,PuertaR.