2019年6月6日工信部正式发放5G牌照，意味着我国5G建设将进入一个快速上升期。每当新一代移动通讯技术开始部署时，人们常常会有疑问：它是否会取代固定接入？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，提供高速率和广覆盖，此外，固移融合、云网融合将成为光接入与5G的共同趋势。

光接入与5G的关系

从速率角度看，对于光接入，10G-EPON系统下行速率10Gbit/s，上行速率10Gbit/s或1Gbit/s；XG-PON系统下行速率10Gbit/s，上行速率2.5Gbit/s；单使用者速率与ONU（家庭闸道器）装置界面型别、数量及装置转发能力相关，下行具备数千兆的接入能力。反观5G，IMT-2020提出的目标为峰值速率20Gbit/s、使用者体验速率100Mbit/s（如图1所示）。事实上，对于Sub 6G频段、100MHz带宽，无法实现20Gbit/s的峰值速率；考虑8流，峰值频谱效率30bit/Hz，得到峰值速率理论值为3Gbit/s（从实际测试情况看，单小区峰值速率在8流时可接近3Gbit/s，在理想条件下实现更高流数时可达10Gbit/s；单使用者速率（2T4R终端）取决于无线环境，可达数百兆、甚至超过1Gbit/s）。

IMT-2020关键能力目标

从时延角度看，对于光接入（TDM PON系统），下行时延

从覆盖场景看，光接入更适合覆盖室内。而5G主要覆盖室外，目前室内覆盖方案需进一步研究。对于商务楼，5G室内分布系统无法重用3G/4G（模拟系统），需新建（数字系统）；而对于居民楼，建设室分系统成本高，室外基站覆盖室内效果有限。另外，国外5G发展初期应用于光纤无法覆盖的场景，提供固定无线接入，但这不适用于中国。

从发展阶段的成熟度看，10G-EPON标准于2009年释出，XG-PON标准于2010年释出，装置已成熟并规模部署；而5G R15版本NSA（Option 3）于2017年12月释出，R15版本 SA（Option 2）于2018年6月释出，装置和网络还处于发展初期。

从目标客户群看，光接入的客户以家庭为主，中小企业为辅。5G的目标客户重点是To B、To C，盈利难。

光接入与5G各有特点，其关系不是互相替代，而是协调发展、实现宽频广覆盖。光接入可稳定地提供高效能，已覆盖上亿家庭使用者和大量中小企业使用者，具备提供千兆速率的能力；5G可提供远高于4G的效能，适合于室外等使用者移动场景以及垂直行业难以采用有线方式的场景，而且能够快速灵活地提供临时性覆盖需求。行业应合理利用光接入和5G两种手段，建设光宽+5G双千兆网络，打造智慧连线基础设施。光接入和5G的协调发展，需要共同促进高带宽业务应用的发展，如4K/8K高清视讯、云VR、云游戏等。光接入和5G的协调发展，需要推动固移融合的技术发展和网络部署，在光缆、局所、DC（边缘DC）、承载网等方面充分共享资源。

PON技术对5G前传的支撑

光接入作为一种网络接入方式，与5G是协同互补的关系；同时，光接入作为一种承载方式，能够在5G承载中发挥作用。其中，N×25Gbit/s WDM PON承载5G前传的eCPRI讯号（25Gbit/s）就是一个典型案例。AAU与DU之间的点对点光纤直连是一种简单易行的方式，但在光缆资源不足的场景，就需要采用基于波分复用的技术。N×25Gbit/s WDM PON系统架构如图2所示。

N×25Gbit/s WDM PON系统架构

中国电信积极推动相关行业标准制定，提出了既切合网络需求、产业现状，又能经济合理、易于实现的技术指标。其中，最大光纤距离为10km，链路预算14dB，上下行均采用C Band波长（单纤双向），系统包括20通道、14通道两种规格。ONU可以是独立装置，也可以基于SFP内置于AAU中；其基本要求是“无色”，通常基于可调镭射器实现。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，在光纤资源紧张的场景实现快速部署。

5G驱动网络重构及对光接入的启示

5G网络架构如图3所示，其主要特点是：第一，5G核心网实现了控制与转发的完全分离，使用者面网元为UPF，控制面的主要网元包括AMF、SMF、AUSF、UDM、PCF、NRF、NSSF、NEF等。第二，5G核心网的控制面采用服务化架构，网络功能（NF）细分和模组化，可独立演进、按需部署、独立扩容，NF间以总线方式相联络，每个NF界面以API方式呈现，供其它多个NF呼叫；“点对点”界面方式相比灵活性更强、扩充套件性更好。

5G网络架构

转控分离、SBA架构有利于5GC采用NFV方式，基于NFVI提供的虚机、容器等方式部署，利用MANO实现网元（网络功能）的自动化、智慧化编排管理，最终实现网络功能按需定制，灵活支援不同业务场景和需求。5GC的控制面以计算功能为主，对转发效能要求不高，可以虚拟化，并基于通用服务器、采用软件加速技术实现。5GC的使用者面（UPF）由于对转发效能，包括吞吐量、时延要求较高，其具体实现方式主要有三种：通用服务器+软件加速方式、通用服务器＋智慧网络卡（硬件加速）方式和基于专用硬件的方式。综合考虑效能与通用性，通用服务器＋智慧网络卡（硬件加速）方式是未来的重点发展方向，应大力推动智慧网络卡的异厂商通用。

5G无线网（NG-RAN）中，AAU采用专用硬件。对于CU、DU，现阶段比较成熟的是二者合设并基于专用硬件实现，以简化部署和维护，降低时延。随着技术的发展，CU、DU虚拟化方面也有不少研究和方案。由于无线接入网与光接入网有一定的相似性，这方面的进展作为他山之石，值得借鉴。日本新兴移动运营商Rakuten的4G网络采用无线网、核心网完全虚拟化的方式，并已规模部署，5G网络也准备引入虚拟化的DU、CU。由于5G DU的复杂度大大增加，基于智慧网络卡的方案是方向。当然，这些方案都处于发展初期，后续还需对效能、功耗、成本等因素进行综合评估。

近年来，在国际上光接入网架构的演进方面也有很多探索。例如，BBF提出了 Cloud CO架构（TR-384）；同时，引入BAA，并成立开源专案，主要面向基于专用硬件（PNF）的装置，基于标准模型对接入装置进行两级抽象，形成技术无关、厂商无关的模型，构建抽象业务引数与物理引数的对映。AT&T率先提出CO重构（CORD），并以固移融合为目标，基于同一架构实现R-CORD、M-CORD和E-CORD。AT&T主导了OLT硬件抽象（VOLTHA），并进行开源，用于向上层（如SDN-C）遮蔽PON技术细节（如T-CONT、GEM port、OMCI等），将PON装置抽象为可程式设计的以太网交换机。近期ONF启动了固移融合的COMAC专案，提出PON与移动网络的接入控制融合、固移核心网使用者面融合的方案。

就目前来看，光接入网架构的演进是一个长期的过程，很可能与下一代PON技术引入相结合。

图4是光接入网一种可能的演进架构。OLT存在无法虚拟化的部分（pOLT），包含OLT使用者面以及对实时性要求较高的控制功能；基于SDN的集中管理是必要的，而且是管控一体的，非实时性控制功能虚拟化实现（vOLT），并与SDNC结合集中部署；OLT新功能的引入可以在vOLT/SDN-C实现，也可能通过SDN-C北向界面在更高层面实现。由于OLT虚拟化还是个长期的过程，近期应重点推动PON YANG模型的标准化。中国电信积极参与BBF WT-383、WT-385专案，主导WT-431、SD-418专案，同时制定PON YANG模型企业标准，推动控制器和PON装置对YANG1.1版本（RFC 7950）的支援。

光接入网一种可能的演进架构

OLT哪些功能适合虚拟化，需综合考虑效能、成本、整合度、功耗等因素，并结合机房位置、条件等因素考虑。图5为固移融合的边缘云的一种可能架构，OLT在其中的作用有多种可能性，例如，专用硬件（PNF）、专用硬件+虚拟化（PNF+VNF）、专用硬件并内建拟化基础设施（PNF+NFVI）等。应积极储备接入局所作为未来超低时延、固移融合边缘DC的能力。

OLT与固移融合的边缘云

光接入下一步的发展

中国已成为世界上规模最大的宽频接入市场，有必要也有能力提出适合国情的技术演进路径。考虑到装置成本和维护难度，单波长系统更优。25Gbit/s对现有的10Gbit/s提升有限，而100Gbit/s实现难度太大，50Gbit/s最为合适。经过中国电信与国内运营商、厂商、研究单位等联合推动，经过激烈讨论，50G TDM PON于2018年在ITU-T成功立项。

目前，下一代PON总体要求（G.hsp.req）的研究不断推进，也取得一些初步共识。50G TDM PON速率（DS/US）包括50G/10G，50G/25G，50G/50G三种。在波长选择方面，下行为1342nm ±2nm，上行仍然待定。其基本思路为：选择O-band以降低ONU成本；在同一PON口下仅考虑两代技术共存，不考虑三代共存，以节省波长资源；同一代技术的不同速率以TDM方式共存，相邻代技术以WDM方式共存；考虑到不同运营商的演进路径不同，不同代的上行波长交替使用1260~1280nm、1290~1310nm视窗。对中国而言，50G TDM PON仅考虑与XG-PON（或10G-EPON）在一个PON口下共存，重用GPON上行波长（1290~1310nm视窗）。