李桂平
中国移动通信集团广西有限公司桂林分公司,广西，桂林，541004
摘要：目前，5G已实现5.06Gbps峰值速率和1000Mbps用户体验速率，基本可以媲美普通100Mbps家庭宽带体验。因此，在北方电信有线接入资源较为匮乏的区域，有必要研究5G用于家庭宽带接入的可行性。在此基础上，提出基于5G移动通信网的家庭宽带接入方案，可以提升用户体验。
关键词：5G移动通信；家庭宽带；接入方案
一、可行性分析
将5G网络用于家庭宽带接入需要解决两个关键问题，一是网络带宽要能够满足家庭宽带的需求，不少于100Mbps；另一个是网络时延能够满足IPTV业务的需求。
（一）5G总体能力
家庭宽带除了承载基础业务和I P T V业务之外，还有少量用户有VR/AR，虚拟现实/增强现实）的需求。基础上网业务对时延的要求不是很高，但对带宽有一定的要求；IPTV业务、高清视频业务对时延指标要求较高。参考各厂商公布的5G网络实测数据，初步分析5G网络可支持基础上网业务和IPTV业务。现有业务中较难满足的仅有IPTV的时延要求，所以有必要针对IPTV业务的承载能力进行详细分析。
（二）IPTV业务的承载能力
从带宽、时延和容量三个方面对5G网络能否承载IPTV业务进行详细的理论分析，具体结论如下：
带宽：IPTV中的4K业务单用户需要40Mbps的稳定带宽，对应上行速率要求为1 Mbps。如5G和4G按1:1站址规划，5G只能在室内浅层区域（18dB穿透损耗，薄墙/窗边）提供上行1Mbps边缘速率，室内深度覆盖无法满足。如考虑25dB外墙的穿透损耗，理论上需要的5G站址数量约为4G的3.57倍，才能实现1Mbps上行速率，投资巨大，且室内深度覆盖仍然无法满足。
时延：5G网络难以普遍保证IPTV所需的10ms时延要求。
容量：IPTV业务峰值并发率高达60%（多个用户同时在看电视节目）。此时一个正常的5G小区（覆盖2万平方米～2.5万平方米）平均只能支持12路40M并发，流量密度无法满足要求。虽然理论上可通过不断增加站址密度达到10Tbps/km2，满足高人口密度区域容量需求，但需增加大量投资，且在住宅小区大量安装5G基站几乎不可能。
（三）家庭宽带承载能力评估
综合上述分析可知，5G网络用于承载家庭宽带基础上网业务是可行的，特别是移动互联网高度发达的后4G和5G时代，移动宽带的能力已经能够承担大多数场景下的基础上网业务；用5G网络全面替代有线接入承载IPTV业务，从技术来看主要是时延指标难以保证质量，从操作上难以实施。即在5G网络有效覆盖的情况下可以替代有线接入承载家庭宽带基础上网业务，但是承载IPTV业务只能在特定场景下才会考虑。
二、接入测试
（一）测试环境
测试网络是SA(独立组网），测试终端为华为CPE pro(客户终端设备），测试工具包括华为IPTV机顶盒、车站12V电视机、PDA(掌上电脑）宽带装机测试终端、笔记本电脑、路测和后台分析软件及12V移动电源等。
测试系统基本配置如表1所示。
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DMRS(解调参考信号；SINR(信号与干扰加噪声比；RSRP(参考信号接收功率）；PL(路径损耗）
测试项目及结论
5 G承载基础上网业务的测试：分别在近点、中点和远点，通过网页登陆上传和下载文件，上传和下载功能均可正常实现。视频通话也可正常实现，并且无卡顿情况出现。
在近点和中点位置，下行速率稳定在500Mbps以上，上行速率稳定在90Mbps以上；在远点位置，下行速率降至121.51Mbps，上行速率降至12.17Mbps。
5 G承载IPTV业务的基本功能测试：在近、中、远点，分别观看直播（高清/标清）、点播（高清/4 K）和回放节目，均未出现花屏和卡顿的情况，且机顶盒MOS值波动不明显，IPTV业务质量基本未受影响。
MOS值（平均意见值）是描述IPTV业务质量的指标，计算MOS值的基础数据包括丢包率、媒体丢包速率（MLR,Media Loss Rate）、延时、延迟因素（DF,Delay Factor）、TCP(传输控制协议）乱序、TCP重传、下载速率等，MOS阈值为4.0，满分5.0。本次测试结果均在4.6～4.7之间（见图2）。
5 G承载IPTV业务的门限测试：将5 G网络进行限速，分别观看不同清晰度（标清、高清和4K）、不同节目源（央视、卫视）的直播、点播节目，记录出现花屏、卡顿时的5G网络下行速率。
5 G网络承载IPTV业务时，4K点播业务的速率门限为30Mbps，高清直播业务的速率门限为10 Mbps，标清直播业务的速率门限为5Mbps。
5G和有线接入承载IPTV业务的对比测试：将5G网络限速100Mbps与同速率家庭宽带同时承载IPTV业务，分别记录机顶盒上报的MOS值。
在同一时间段内，播放同一节目源，将5G网络限速至100Mbps承载IPTV业务，机顶盒上报MOS值为4.6；使用同速率家庭宽带承载IPTV业务，机顶盒上报MOS值为4.5；在速率相同的情况下，5G网络和家庭宽带承载IPTV业务质量基本相同。
5G承载IPTV业务的居民区实景测试：在某小区内进行居民区场景测试，分别在16号楼（近点）、6号楼（中点）和1号楼（远点）的楼道内进行测试（见图1）。
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二、测试结论
承载能力
从测试结果可以看出，在5G网络空载的情况下，用5G承载家庭宽带接入业务的方案是基本可行的，单用户体验速率和MOS值能够满足家宽用户的基础上网业务、IPTV业务。
在市区/农村场景，暂定利用小区25%/50%的能力用于承载家庭宽带业务，分别可以承载家庭宽带用户约108/216户。
综上，为了保证用5G承载的家庭宽带用户的体验，不建议高密度发展用户。随着5G用户的增加，网络承载能力将无法满足较高密度的用户发展需求，需采用其他办法解决，例如千兆固定无线接入。
参考文献
[1]张远凯,孔力.基于5G移动通信网的家庭宽带接入方案[J].上海信息化,2020(12):52-56.