基于5GFWA的组网技术应用分析

基于5GFWA的组网技术应用分析摘要：本文阐述了5GFWA组网技术的发展背景，对5GFWA的接入方式和终端类型进行了分类梳理和描述，分析了5GFWA主要技术应用演进趋势，最后对国内5GFWA的应用场景进行了深入分析和讨论。关键字：5GFWA，5GCPE，千兆网络一、引言当前，新一轮科技革命和产业变革在全球深入发展，以5G、千兆光网为代表的“双千兆”网络是制造强国和网络强国建设不可或缺的“两翼”和“双轮”，在促进信息消费等方面发挥着重要的作用。在5G迅速发展的大背景下，5GFWA（固定无线接入，FixedWirelessAccess）组网借助5G东风迅速开拓市场，助力“双千兆”建设发展。二、背景随着近十年我国光纤网络的快速建设和发展，光纤网络布局已经开始逐步放缓，近三年覆盖率稳定在95%左右，部分地区和场景的网络需求无法满足。通过5GFWA组网填补“光纤盲区”，为各类场景提供低成本、灵活的提供宽带接入服务，将会是运营商及终端厂商下一个竞争战场。三、5GFWA组网介绍5GFWA在国际运营商市场中非常成熟，有着广阔的市场发展空间，根据5G物联网产业联盟的数据，到2025年，全球5GCPE市场规模将达到1.2亿台，市场规模达到600亿元，中国5GCPE市场规模将达到8000万台，市场规模达到270亿元，发展前景可观。1、组网方式5GFWA组网方式，是通过5GCPE（客户终端设备，CustomerPremisesEquipment）5GCPE将5G信号转换为Wi-Fi或LAN网络连接，允许多个设备在家庭、办公室等环境中接入网络，与光纤接入技术相比无需挖沟埋缆、穿墙打洞，作为一种低成本、易部署的灵活组网解决方案，是许多国家和地区部署宽带的理想选择。同时凭借5G大带宽、低时延、大容量的特性，5GFWA可以提供媲美光纤的用网体验，因而倍受全球各大运营商青睐，成为拓展家庭宽带市场的利器。图1典型的家庭5GFWA组网方式2、终端类型5GFWA组网方式可应用于个人、家庭、商企和工业等多样化场景。在不同场景中，5GFWA组网终端也根据用网需求和场景特征，呈现出不同形态和特点。在家庭、商企等场景中，5GCPE通常固定位置使用，按照使用位置分为室内型和室外型。其中，室外型CPE通常由IDU（IndoorUnit，室内单元）和ODU（OutdoorUnit，室外单元）两部分组成。ODU安装在窗外、屋顶等位置，与安装在室内IDU通过有线或无线的方式相连。ODU负责接收运营商基站的5G信号，并完成对信号的变频、放大等作用。IDU在室内实现信号覆盖和路由功能，为各类终端提供网络接入服务。ODU+IDU的5GFWA终端部署方案，能够较好地解决毫米波受到建筑物和遮挡物时衰减的问题，使得5GFWA在室内发挥毫米波最高效的性能。在工业场景中，衍生出工业级的5GCPE，又称5GDTU或5G工业路由器满足工业应用场景需求，如嵌入集成、边缘计算、数据采集、云端运维、耐恶劣复杂环境、抗电磁干扰、支持三防、支持行业规约协议、支持二次开发等。在移动场景中，体积小、轻量化的随身MiFi（MobileWi-Fi）可通过锂电池供电，随时随地满足终端5G网络接入需求。此外，针对个人用户场景或接入终端较少行业场景，5GUFi（USBWi-Fi），也称5GDongle，通过连接其他终端USB供电提供网络连接。四、5GFWA应用技术及发展趋势1、毫米波：目前5GFWA的主要应用Sub-6GHz频段，虽经济优势明显，但频段资源有限，也无法充分发挥5G能力，现阶段5GFWA相较光纤接入仍具有一定劣势。而5G毫米波可以在传输质量、带宽容量上，使得5GFWA在部分场景下完全媲美光纤接入的使用体验，如人口密集、传输距离较近的家庭物联网、交通枢纽和公共场馆等。目前北美的两大电信运营商AT&T和Verizon都把5G毫米波优先应用在了家庭宽带领域，用于替代家庭光纤网络接入。2、QoS和网络切片：运营商传统的流量经营模式已经无法满足5G时代多样化场景的用网需求，基于网络切片的差异化服务经营将成为趋势。通过5GFWA组网承载5G网络切片，为各类用网场提供多种端到端逻辑的“专用网络”。一方面可为5GFWA组网提供逻辑专网，满足5GFWA组网在特定场景下对网络隔离的需求；另一方面，可为5GFWA组网提供差异化的网络QoS，满足部分用户和部分移动业务对特定QoS的需求。3、eSIM：为保证5GFWA的5G网络使用安全、降低业务风险，通过5GFWA终端内置eSIM模块的方式，实现“机+卡+人+业务+管理平台”深度融合绑定，杜绝业务资源外流，实现5GFWA组网的信息安全可控。在防范电信欺诈、非法访问、二次转售等网络犯罪方面具备突出性优势。4、RedCap：RedCap（ReducedCapability，降低能力）作为一种轻量级的5G新技术标准协议，可以使5G模组成本降低60%-70%。5GFWA可聚焦核心用网需求、裁剪冗余功能，从而进一步降低成本、减小尺寸、减少功耗，进而降低5GFWA终端设计生产门槛、降低5G网络业务负担。5GFWA有望通过低成本布局，推动5G应用扩展应用场景、扩大产业规模。五、国内5GFWA组网应用场景分析在我国，光纤网络基础建设相对完备，“双千兆”发展行动计划明确了5G和千兆光网发展重点目标任务，要基本建成全面覆盖城市地区和有条件乡镇的“双千兆”网络基础设施，实现固定和移动网络普遍具备“千兆到户”能力。5GFWA在我国的主要应用主要是填补光纤网络难以覆盖的需求。1、家庭宽带组网对于部分不具备光纤入户条件的城市、乡村家庭，5GFWA作为光纤网络的补充和替代方案，为租房、公寓、宿舍等住所不固定的人群，提供了随插随用、随拆随走的便利，免去了光纤宽带安装、施工、拆机、移机等问题。尤其是在疫情期间，5GFWA无接触、免安装的部署体验，降低了疫情防控风险，满足了人们居家办公、学习和消费的用网迫切需要。2、楼宇商企组网部分中小微企业无法承担楼宇专线及宽带业务用网成本，5GFWA凭借免安装、免施工、快速部署的优势，一体化解决商企客户低成本、多连接、大流量等用网需求。此外，5GFWA还适于展会、路演等临时、紧急需要搭建用网环境的场景。3、行业需求组网5GFWA在支撑各行业专业用网需求上具备优势，如某市在开展新冠病毒疫苗全民接种工作时，通过5GFWA搭建5G+VPDN接入组网方案，利用5G接入卫生健康局内网，并逻辑隔离专网与公网用户，短时间内快速实现全市大型临时接种点的网络覆盖。六、结语随着5G网络建设、5G技术演进、5G终端研发的进程，5GFWA组网将为千行百业场景提供便捷、高速的网络接入能力。同时5GFWA也将成为在千兆光网之外，运营商的另一个宽带市场必争之地。参考文献：[1]丁海,徐佳琪.5G毫米波在国内FWA市场应用分析[J].邮电设计技术,2019(7):4.[2]戴继盛.5G确定性网络使能千行百业[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.