技术与标准丨F5G数字基建：高质量发展的先导与基石

F5G数字基建：高质量发展的先导与基石

王丽彪¹   刘凯²

（1. 华为技术有限公司，深圳 518129；

2. 华为技术有限公司，北京 100095）

摘要：新一代信息网络促进数字经济快速增长，在加速全球数字化进程中，固定网络已成为战略性公共基础设施，其发展水平已成为衡量国家综合国力的重要指标之一。论述了F5G的产生背景、定义、发展现状及趋势，提出F5G网络的发展建议。

关键词：F5G；千兆宽带接入网络；全光传送网络；光联万物；数字化转型

1   引言

随着数字经济时代的到来，ICT数字基建的使能作用越发突显。据华为GCI研究，投资ICT数字基建的回报率是传统基建的6.7倍^[1]。数字基建将加快传统行业数字化转型，并推进众多数字经济新产业、新业态、新模式的发展繁荣。

中国信息通信研究院数据显示，2019年以宽带网络为基础支撑的数字经济总量超35.8 万亿，对GDP增长贡献率约为68%^[2]。同时，世界银行研究表明：宽带人口普及率每提升10%，平均带动GDP增长1.38%。我国已经把数据作为和土地、劳动力、资本、技术等并驾齐驱的关键生产要素。以第五代固定网络（The 5th Generation Fixed Network，F5G）和第五代移动网络（The 5th Generation Mobile Network，5G）为代表的新一代信息网络为数据提供传输能力，对数字经济快速增长起乘数作用。

相比家喻户晓的5G，F5G还是“新名词”。F5G包含千兆宽带接入网络和全光传送网络，为个人、家庭、企业等各种场景用户提供极致的联接体验，提升全要素生产效率，构建支撑数字经济飞速发展的坚实全光底座。

2   F5G的产生背景与定义

在加速全球数字化进程中，固定网络已成为战略性公共基础设施，其发展水平已成为衡量国家综合国力的重要指标之一。近几十年来，固定网络技术与产业高速发展，取得了辉煌的成果。然而，相对于无线网络产业经历了从碎片走向融合的5个代际演进（见图1），固定网络产业依然存在ITU、IEEE、ETSI、BBF、OIF等标准组织不统一，缺乏明显的代际，难以团结产业生态上下游协同等问题。欧洲电信标准协会（ETSI）于2020年2月举办了“Fibre to Everywhere”F5G线上发布会，面向全球宣布成立F5G产业工作组，致力于研究固定网络的代际演进和长期发展，推动从光纤到户迈向光联万物，为产业的发展指明了方向^[3]。F5G产业工作组有中国信息通信研究院、中国电信、中国联通、华为、烽火、北邮等中国力量的参与。

图1   通信技术的代际演进

F5G网络涵盖了以10G PON、Wi-Fi 6为基础的千兆宽带接入网络，和以200 G/400 G、NG OTN、OXC等为基础的全光传送网络，具有大带宽、低时延、高稳定全光联接特性。F5G网络不仅提高我国家庭超高宽带覆盖，并向园区（全光园区）、工业制造领域（ 工业光网）延伸，支撑千行百业数字化转型。

F5G面向固定接入场景，为个人、家庭、企业、工厂、学校、医院等室内接入业务提供抗干扰的稳定光纤联接，并为5G提供光底座运力支撑。5G面向无线接入场景灵活部署，适合室外或移动接入业务。两者共同构成双千兆接入网络，互为补充，协同支撑人们生产生活的联接需求。

3   F5G的发展现状与趋势

3.1   F5G的发展现状

我国“宽带中国”战略主要目标提前2年完成，奠定了良好的光纤网络覆盖基础，处于全球领先水平。截止到2020年5月，固定宽带接入用户总数达4.62 亿，光纤接入（FTTH/O）用户占比93.1%，100 Mbit/s及以上用户占比86.1%，已经进入“全光时代”，百兆光纤宽带得到普及^[4]。光传送网络开始采用领先的全光交换OXC建网，网络架构逐步实现MESH化组网，骨干网络从主流的单波100 G向 200 G演进，有效提升系统容量，支撑双千兆网络承载。在光网络领域，我国贡献了全行业1/3的核心专利和60%的关键标准，在多个标准组织中占据核心席位，可实现F5G网络的自主可控。

2019年我国“双G双提”工作加快落实，10G PON启动规模部署，网络提速卓有成效。截止到2020年5月，我国已有30个省、市、自治区的72家省级电信运营商推出了F5G千兆宽带商用套餐，1000 Mbit/s及以上接入速率的固定宽带接入用户达226 万户，比上年末净增139 万户。千兆用户增速较快，但因为刚刚起步，占比仅0.5%，持续提升F5G网络覆盖能力和发展千兆用户将成为必然趋势。

全球各国积极探索F5G网络建设，目前已有来自66个国家和地区的287个运营商正式发布F5G千兆宽带商用服务。欧洲早在2016年便推出了千兆社会战略，计划在2025年实现所有学校、交通枢纽等主要公共服务提供者和数字化密集型企业实现F5G千兆接入，欧洲所有家庭可升级到F5G千兆网络。2020年5月，欧盟复兴计划明确提出82 亿欧元的数字欧洲项目（Digital Europe Programme），以促进欧盟的网络防御建设，支持数字转型，实现千兆社会。德国于2016年推出千兆德国战略，目标为2025年实现千兆全覆盖。英国在2020年年初宣布推动光纤网络普及的新提案，政府将为农村地区提供50 亿英镑的投资；2020年3月，英国政府宣布将立法确保新建住宅的光纤预部署，拥有适合未来的千兆宽带。西班牙发布全光计划，计划于2021年实现100%全光覆盖。韩国于2012年4月开始实施“Giga Korea（千兆韩国）战略”，目标是2020年达到100%的千兆宽带覆盖，目前韩国实现了93%以上的千兆覆盖，韩国KT公司已开始部署万兆级别宽带网络。美国提出千兆宽带构想较早，千兆网络覆盖人口数超8000 万，全球最高，但目前宽带接入仍以Cable为主。

3.2   F5G的发展趋势

随着万物互联的发展趋势，数据中心、专线、家庭和办公生产园区等场景联接将会以指数级增长，预计到2025年，全球联接数将达到1000 亿。F5G网络将推动光纤网络覆盖部署进一步延伸，一方面从光纤到户（FTTH）走向到每个房间（FTTR），另一方面延伸到企业的每一个场景，到企业桌面，到工厂的机器设备，还将覆盖每个数据中心，最终迈向光联万物（见图2）。

图2   F5G光纤网络覆盖部署趋势

F5G千兆宽带网络将带来超高带宽、超低时延的千兆极致体验。10G PON已成为主流技术，具有完善的产业链，与FTTR方案、Wi-Fi 6设备配合进一步实现无缝的真千兆覆盖，实现业务的“零等待、零卡顿、零故障”。首先要实现千兆家庭助力家庭数字化，加速千兆城市进程，再逐步实现千兆社会，助力社会数字化转型，并开展万兆试商用。F5G全光传送网络将尽快完成单波200 G骨干光传送网（OTN）的容量升级和全光交叉连接（OXC）的全面部署，OTN部署进一步下沉，从配套网向支撑高质量品质专线的业务网演进。

4   F5G使能全行业数字化转型和产业变革，助力社会高质量发展

根据中国宽带发展联盟发布的F5G千兆宽带十大典型应用场景（见图3），固定宽带具备了千兆接入能力之后，不仅可以丰富个人和家庭信息化应用，还可以为城市运行管理、数字乡村建设、产业数字化转型、传统基础设施和公共服务等领域数字化升级提供高质量的接入网络能力，满足云VR、智慧家庭、云桌面、平安城市、企业上云、在线教育、远程医疗和智能制造等典型场景应用，有力支撑数字经济新增长，加速推动社会经济实现高质量发展。

图3   千兆宽带十大典型应用场景

2020年疫情期间，许多国家和地区启动民众居家隔离模式，在线教学、远程办公、远程医疗、居家娱乐等基于网络的需求暴涨，我国互联网流量同比增加50%，武汉地区流量增长率更是达到了60% ~ 70%，欧洲约90%的互联网流量通过固定宽带承载，凸显了光纤网络的关键作用。在线教育对视频分辨率、用户参与感的要求不断提高；远程会诊需要数据、图像和语音的综合性、实时性传输；视频会议是远程办公的主要应用。F5G可以满足这些应用对大带宽、低时延、强稳定性的网络需求，将是应对疫情等突发公共事件的“柔性防线”。

2020年7月15日，国家发展和改革委员会、国家互联网信息办公室、工业和信息化部等十三部门联合发布《关于支持新业态新模式健康发展激活消费市场带动扩大就业的意见》，对15个领域的数字经济新业态提出了指导意见，支持新业态新模式健康发展，激活消费市场带动扩大就业，打造数字经济新优势。以网红直播带货为例，具有超高清视频应用、百万级粉丝互动等个性化需求的业务，已经成为新业态的典型代表，呈爆发式增长，使得个性化业务实现成为可能。直播行业可与各行业进行跨域融合，实现网红经济与实体经济的进一步对接。F5G可以支撑新业态个性化发展，并与传统产业融合，促进更多新业态发展。

2018年，工业和信息化部发布《关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》，提出发展端云协同的虚拟现实网络分发和应用服务聚合平台（Cloud VR）。2019年，工业和信息化部等部门联合印发《超高清视频产业发展行动计划（2019—2022年）》，提出要按照“4K先行、兼顾8K”的总体技术路线，大力推进超高清视频产业发展和相关领域的应用。超高清4K/8K、云VR等应用进入发展快车道，超高清8K单频道需要100 Mbit/s以上稳定带宽，未来极致云VR体验（24K节目源）需要1.5 Gbit/s带宽、8 ms以内时延网络，这些都离不开F5G网络支持。

F5G作为数字基建直接支撑传统基础设施数字化转型升级，更作为光底座为5G、工业互联网、人工智能、物联网、数据中心等传送数据信息，是数字基建的核心与基石。由国务院参事、国家发改委原副主任徐宪平领衔，4位院士加盟，10余家著名研究机构和20余家企业共同参与编纂的《新基建：数字时代的新结构性力量》权威阐述^[5]：2020—2025年，固定网络领域投资规模将达到1.6 万亿元，撬动8.3 万亿元的产业市场规模。F5G全光将实现人们生产生活的网络全光纤化、数字化、智能化，支撑从消费互联网到工业互联网、智慧城市互联网，从产业数字化到生活数字化、社会治理数字化，助力社会高质量发展（见图4）。

图4   F5G全光助力社会高质量发展

5   各地方政府和运营商纷纷加速发展F5G数字基建

2020年上半年，各地方纷纷落地F5G数字基建产业政策。北京市发布《北京市加快“新基建”行动方案（2020—2022年）》指出：建设千兆固网新型网络基础设施，积极推进千兆固网接入网络建设，以光联万物的愿景实现“百千万”目标，即具备用户体验过百兆，家庭接入超千兆，企业商用达万兆的网络能力。推动3D影视、超高清视频、网络游戏、VR、AR等高带宽内容发展，建设千兆固网智慧家居集成应用示范小区，促进千兆固网应用落地，力争 2020年新增5 万户千兆用户。

上海市发布《上海市推进新型基础设施建设行动方案（2020—2022年）》指出：“新网络”建设行动，要深刻把握全球新一轮信息技术变革和数字化发展趋势，率先构建全球领先的新一代网络基础设施布局，主要包括高水平建设5G和固网“双千兆”宽带网络，加快布局全网赋能的工业互联网集群；山东省发布《山东省数字基础设施建设指导意见》指出：将加速发展融合全光网等新一代信息通信网络设施，通过骨干网扩容、国际通信枢纽建设，进一步提高网络容量、通信质量和传输速率；浙江省发布《浙江省新型基础设施建设三年行动计划》指出：完成双千兆宽带网络布局；重庆市发布《重庆市新型基础设施重大项目建设行动方案（2020—2022年）》指出：大力推进千兆光纤宽带建设，提升千兆光纤覆盖质量和范围，打造“双千兆”网络之城。

三大运营商积极部署F5G网络建设，先后提出了千兆光网发展的明确规划，各地运营商在稳步推进。杭州移动作为杭州数字基建的主力军，持续夯实信息基础设施底座，助力杭州加速迈向“全国数字经济第一城”的步伐；杭州移动联合华为发布了业界首个《双5G数字城市白皮书》，携手打造杭州双5G第一城，构建杭州数字基建坚实底座。广州电信成功完成业界首个FTTR全光家庭网络方案应用，对比原来Wi-Fi不能覆盖或信号较弱的房间，速率可提升90%，时延降低30%以上，达到全屋可承诺的千兆Wi-Fi覆盖能力，实现全屋可承诺千兆带宽覆盖。中国移动在珠穆朗玛峰6500 m前进营地成功开通F5G千兆光纤网络；北京移动加速F5G建设，全市范围打造双千兆社区；成都移动发布F5G千兆楼宇品质云专线。北京联通发布业界首个F5G智能加速学习宽带。

6   F5G的发展建议

大带宽、低时延、稳定全光联接的F5G网络的全面普及建设对于繁荣数字经济、构筑数字化智能化社会产生极大的促进作用。我国应顺应全球发展趋势，紧紧抓住数字基建发展契机，强化“千兆先导、应用引导、固移协同、融合推进”战略方向，扎实推进F5G网络的规模化部署，深化千兆光网从家庭场景向千行百业场景延伸，为传统产业数字化转型夯实根基，为我国经济高质量发展提供坚实支撑。

（1）提升F5G网络的战略高度。将支持普及千兆接入能力的 F5G网络作为落实“网络强国战略”的重要举措和数字基建的重要内容，纳入国家“十四五”重点规划和通信行业“十四五”发展的重要任务。制定F5G千兆发展的总体目标和阶段性指标，保证对光网络的持续增量投资，加速推进千兆城市建设，强化对农村千兆网络改造，构建双5G网络双千兆体验的联接基石，形成F5G与5G互促互补的发展格局。

（2）加速推进F5G网络建设。我国光纤网络建设成本最高的ODN网络已经完成建设，应充分利用我国光纤普及率和覆盖率高的优势，发挥F5G网络建设“小投入，大产出”优势驱动数字经济发展。尽快完成单波200 G骨干光传送网（OTN）的容量升级和全光交叉连接（OXC）的全面部署，做好向400 G网络升级规划，普及 10G PON、Wi-Fi 6的宽带接入网络。持续推进光纤部署的进一步延伸，从光纤覆盖“最后一公里”延伸部署到家庭、园区、工厂的“最后一米”，使光纤到房间、到企业桌面、到工厂机器，保证超高带宽、超低时延的优质体验。

（3）培育F5G千行百业创新应用，助力新业态的健康发展。当前F5G千兆接入能力处于部署起步阶段，创新应用还不够广泛，应推进F5G与行业的深度融合，孵化下游应用，培育应用生态。吸引社会开展广泛实践，以持续增收商业正循环促进产业健康发展，优先在家庭、教育、医疗、政务等民生行业形成应用，逐步辐射到制造、电力、交通、金融等千行百业，提升社会效益并惠及民生，壮大线上线下融合经济，持续扩大升级信息消费，促进F5G商业繁荣。

7   结束语

F5G作为数字化智能社会发展的基石，已成为全球热点，光联万物开启了固定网络的新时代。我国全产业链上下游企业与组织应共同推动光产业繁荣发展，拥抱F5G时代，构建网络“高铁”，以坚实“联接力+运力”底座，保持我国固定网络的全球领先地位。

参考文献

[1] 华为. 全球联接指数(GCI)2018 报告[R], 2018.

[2] 中国信息通信研究院. 中国数字经济发展白皮书(2020年)[R], 2020.

[3] 欧洲电信标准协会(ETSI). F5G线上发布会[R].[2020-07-25]. https://www.etsi.org/newsroom/pressreleases/1723-2020-02-etsi-launches-new-group-on-5thgeneration-fixed-network-shifting-the-paradigm-from-fibreto-the-home-to-fiber-to-everything-everywhere? highlight =WyJmNWciXQ.

[4] 工业和信息化部. 2020年1—5月通信业经济运行情况[R], 2020.

[5] 徐宪平. 新基建:构筑数字时代的新结构性力量[R/OL]. (2019-12-19)[2020-07-25]. https://www.gsm.pku.edu.cn/info/1022/21480.htm.

F5G digital infrastructure: the pioneer and foundation

for high-quality development

WANG Libiao¹, LIU Kai²

(1. Huawei Technologies Co., Ltd., Shenzhen 518129, China;

2. Huawei Technologies Co., Ltd., Beijing 100095, China)

Abstract: The new generation of information networks promotes the rapid growth of digital economy. In the process of accelerating global digitization, fixed networks have become a strategic public infrastructure, and their development level is an important indicator for measuring the country's comprehensive strength. This paper describes the background,definition, development status, and trend of F5G, and provides suggestions on the development of F5G networks.

Key words: F5G; gigabit broadband access network; all optical transport network; fibre to everywhere; digital transformation

本文刊于《信息通信技术与政策》2020年 第9期

主办：中国信息通信研究院

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