卡拉·穆拉利著
首次发表于《布线安装与维护》2018年8月
可能性似乎无穷无尽，这使得5G在对光纤基础设施的需求方面可能是革命性的，而不是进化的。
5G网络承诺通过智能网络和应用程序将人与物连接起来，所有这些都产生大量的数据。它寻求提供最佳的性能因素，同时连接更多的设备。这些网络的进步将促成并激发计算和技术创新的新浪潮，这将改变我们的生活和工作方式。但在5G成为现实之前，网络基础设施必须到位，以支持将充斥网络的数十亿台设备和数万亿兆位的数据。让我们来看看5G将如何影响光纤需求。
蜂窝功能开始时相当简单，但随着每一代功能、应用程序和服务的扩展，支持它们的网络基础设施变得越来越复杂。为了实现5G提供的所有功能，将需要一个更密集、光纤丰富的网络基础设施来提供关键性能指标:更低的延迟、更长的电池寿命、更高的数据速率、超高可靠性和更多连接的设备
为什么5G不一样
5G实现了真正互联社会的愿景，其影响几乎渗透到所有行业。物联网(IoT)将改变经济和我们的生活方式。5G同样会改变并创造新的经济机会。
- 5G智能建筑/城市/社区将为市民提供更高效的服务，加强不同经济部门之间的合作，鼓励私营和公共部门的创新商业模式。
- 在医疗保健领域，5G将使虚拟医疗大幅提高预防保健和机器人手术的有效性。
- 自动驾驶汽车将有助于使交通更安全，更容易停车，并改善交通流量和拥堵。
上述机会很大程度上依赖于实时数据，对较低延迟和较高带宽的需求变得更加关键。这反过来又推动了边缘计算的需求，以使关键数据能够快速传输。
蜂窝网络的功能已经从14.4千比特/每ec的模拟语音，发展到每秒千兆比特的物联网连接。无线接入发展的下一步，即5G，将与之前的步骤有很大不同。
蜂窝网络的早期发展利用了能够覆盖广阔物理区域的较低波长spectr4um的宏塔，其中一些距离可达25英里(如果拓扑结构允许的话)。然而，发射塔不可能被放置在所有地方，小的单元和无线电头越来越多地部署，以使无线电更接近用户。
在3G和4G部署中，小蜂窝开始扩大覆盖范围和容量，“致密化”一词被引入。与之前的5G不同，5G将使用一组不同的频率来实现新服务。6 GHz以下的频段将在全球范围内用作城市移动连接的基础，而更高的频段(毫米波频率为24 GHz及以上)将用于高带宽覆盖。这种新的高频带频谱固有地具有更显著的距离覆盖限制。因此，致密化有了一个全新的含义。
如图“当前的4G与未来的5G网络”所示，一个典型的4G宏蜂窝的覆盖范围理论上可以覆盖10平方英里。5G计划中有多达60个小基站，覆盖面积仅为一平方英里。实际部署需求会有所不同，但1:60的比例是需要考虑的一个全新的密度水平。
光纤是现有无线回程网络的首选介质，即使在不是这种情况的网络中，无线回程最终也需要连接到光纤回程。光纤也将优先用于连接5G小细胞密集网格的“fronthaul”。为什么会这样?更快的速度、更低的衰减、抗电磁干扰、更小的体积和几乎无限的带宽潜力是为什么光纤是正确的选择的众多原因之一。问题变成了，“需要多少纤维来支撑每个细胞?”答案将主要取决于将采用何种技术协议。
以我们每平方英里60个蜂窝为例，一些估计表明，5G带来的机遇严重依赖实时数据，降低延迟和提高带宽比以往任何时候都更加关键。连接它们需要8英里长的光纤电缆。但是等等，我们需要更多的信息…
今天，许多运营商正在使用通用公共无线电接口(CPRI)协议，用于宏发射塔上的无线电头，以支持各种各样的蜂窝服务(2G、3G和4G/LTE)。传统上，每个扇区和每个波段接收一对专用光纤(每个光纤用于传输和接收数据);运营商可以在一个基站放置24或36根光纤，并确信该基站有增加容量的空间。
运营商需要决定是保留点对点专用网络和协议，还是选择采用波分复用(WDM)解决方案以降低光纤数量需求。
使用WDM解决方案，前面描述的相同的宏塔只需要两根光纤就可以服务。这两种方法都需要权衡，不同的情况可能会导致不同的决定。
随着小细胞的密度增长(不仅是为了未来的5G需求，也为了现有的3G和4G需求)，这些网络上的光纤和连接点的增殖将以快速的速度增长。
如果运营商选择用一根、两根或十二根光纤为一个小型基站提供服务，这对成本有什么影响?在部署网络基础设施时，我们可以肯定的一件事是，在一开始就增加更多的物理容量远比回来再增加覆盖层要便宜得多。当每个细胞的纤维数量增加时，成本的增加并不像你想象的那么显著。从一根纤维跳到十二根纤维的成本增加不到10%。
运营商倾向于在外部工厂采用融合的方式，无线网络覆盖有线部署。我们已经在地铁中看到它很多年了，现在光纤到家的建筑正在与无线密度计划合并。受消费者需求、新应用和基础设施支持的循环驱动，光纤需求继续螺旋上升。
把它带到室内
5G不仅仅适用于户外，它的影响也会波及到室内。5G将“打破”许多分布式天线系统(DAS)网络，因为天线的位置将需要比3G和4G部署更近。
此外，传统的基于铜的基础设施将无法跟上5G带宽。为了跟上潮流，智能建筑将进行自身的横向纤维改造。
还记得电梯门关闭时你失去了所有信号吗?由于今天大部分的蜂窝通信都发生在室内，许多建筑物都升级了他们的蜂窝覆盖，因此这些事件现在已经很少发生了。基于消费者对无缝连接的需求，DAS和小型cell增强了建筑物内的蜂窝和大型公共场所的覆盖。事实上，无线现在经常被业界称为第四大公用事业，对建筑来说，它和水、电或暖通空调一样重要。随着消费者对互联互通的渴望持续，这种趋势只会继续下去。
这还不是全部。我们只是简单地提到了物联网，但再想象一下，几乎所有“东西”上的传感器和设备都让它们变得智能:公用事业和照明、冰箱、垃圾桶、安全系统、停车场等。再加上可穿戴设备和增强现实技术，你可以开始看到室内和室外的可能性。
5G几乎肯定是当今网络的进化，但其影响可能会更加重大。除了进化之外，5G还有潜在的革命性。可能性几乎是无限的，但一个智能的、光纤深度的基础设施将是实现愿景的重中之重。
