お問い合わせ
5Gは必要ですか 光ファイバーケーブル ? 簡単な答えは、常にではありませんが、ファイバーが強く好まれており、多くの場合、完全な 5G パフォーマンスを実現するために不可欠です。 5G ネットワークはバックホール接続に依存します — セルタワーまたはスモールセルとコアネットワーク間のリンク — 光ファイバーケーブルがそのバックホールのゴールドスタンダードですが、通信事業者は特定のシナリオではマイクロ波、ミリ波無線、またはハイブリッドソリューションも使用できます。ただし、真の 5G を定義する超低遅延とマルチギガビットのスループットは、信号パスのどこかに光ファイバー インフラストラクチャがなければ達成するのが非常に困難です。 5G サービスを評価するネットワーク プランナー、地方自治体、不動産開発者、および消費者にとって、ファイバーが 5G アーキテクチャのどこに、なぜ、どのように適合するのかを理解することは重要です。
なぜ 5G にはこれほど強力なバックホール インフラストラクチャが必要なのでしょうか?
5G は 4G LTE の 10 ～ 100 倍のバックホール容量を要求するため、バックホール テクノロジーの選択がネットワーク品質の決定要因となります。 その理由を理解するには、生のパフォーマンスにおける世代の飛躍を考慮してください。ミッドバンド スペクトル (3.5 GHz) を使用する単一の 5G 基地局は、総スループットを提供できます。 1 ～ 4 Gbps 一方、ミリ波 (mmWave) 5G ノードは理論的には 10Gbps 。比較すると、一般的な 4G LTE 基地局に必要なのは、 200～500Mbps バックホール容量の。
素のスピードを超えて、 5G では厳格な遅延要件が導入されます 。超高信頼性低遅延通信 (URLLC) のユースケース (自動運転車、遠隔手術、産業オートメーションなど) では、エンドツーエンドの遅延が必要です。 1ミリ秒以下 。信号パス内のバックホール リンクごとに遅延が追加されます。マイクロ波を 1 回ホップすると、約 0.1～0.5ミリ秒 一方、同じ距離をカバーする光ファイバー接続では、光速度定数を超える測定可能な伝播遅延は事実上発生しません。これにより、光ファイバは、大規模な URLLC 目標を一貫して満たすことができる唯一のバックホール メディアになります。
さらに、 5G スモールセルは、4G マクロタワーの 10 ～ 50 倍の密度で導入されています 特に都市環境では。高密度の都市部の 5G ネットワークには、1 回あたり 1 つのスモール セルが必要になる場合があります。 100～250メートル 。これらの各ノードにはバックホール接続が必要です。すべてのスモールセルにファイバーを敷設することは大規模な土木工事です。だからこそ、 5Gには光ファイバーケーブルが必要 商業的にも技術的にも非常に重要です。
光ファイバーケーブルは 5G ネットワークアーキテクチャにどのように適合しますか?
光ファイバー ケーブルは、バックホールだけでなく、フロントホールやミッドホール セグメントでも、5G ネットワークの複数のレイヤーで役割を果たします。 これら 3 つのセグメントを理解すると、繊維がどこに、そしてなぜ不可欠であるかが明確になります。
フロントホール: 無線ユニットを分散ユニットに接続する
フロントホール セグメントは、タワーまたはスモール セルの上部にあるアンテナである無線ユニット (RU) を、タイム クリティカルなベースバンド処理を処理する分散ユニット (DU) に接続します。 このリンクはレイテンシに非常に敏感です。3GPP 標準では、フロントホール レイテンシ バジェットをわずか 2 と指定しています。 100マイクロ秒（0.1ミリ秒） 。この要件は非常に厳しいため、確実に満たせるのは光ファイバー ケーブルまたは非常に短距離の専用ワイヤレス リンクだけです。フロントホール ファイバー リンクは通常、 25Gbps以上 大規模な MIMO 5G 導入では無線ユニットごとに。
ミッドホール: 分散型ユニットを集中型ユニットに接続する
ミッドホールは、DU を集中ユニット (CU) に接続し、そこで上位層のプロトコル処理が行われます。このセグメントの遅延バジェットは約 10 ミリ秒とより緩やかです。 ここではファイバが依然として好ましい媒体であるが、ファイバの導入にコストが非常にかかる領域では、大容量マイクロ波リンクが代替手段として機能する可能性がある。大規模な都市展開の場合は、ファイバーベースのミッドホールを使用します。 高密度波長分割多重 (DWDM) 数十の論理チャネルが単一のファイバー ペアを共有できるようになり、ノードごとのインフラストラクチャ コストが大幅に削減されます。
バックホール: セル サイトをコア ネットワークに接続する
バックホールは最も広く議論されているセグメントであり、複数の基地局から事業者のコア ネットワーク、さらにはインターネットまで集約されたトラフィックを伝送します。 これは、ファイバーとワイヤレスの議論が最も活発になる場所です。ファイバー バックホールは、事実上無制限のスケーラビリティ、ミリ秒未満の遅延、天候干渉の影響を受けない対称的な帯域幅を提供します。ワイヤレス バックホール (マイクロ波またはミリ波) は、導入の迅速化と民事コストの削減を実現しますが、遅延、容量制限、リンクの信頼性の問題が発生し、これらすべてが 5G パフォーマンスを制約します。
5G に最適なバックホール テクノロジー: 光ファイバーとワイヤレスのオプションはどれですか?
光ファイバー ケーブルは、5G にとって最も重要な指標である容量、遅延、長期的な拡張性において、すべての無線バックホールの代替品よりも優れています。 — ただし、ワイヤレス オプションは、特定の導入シナリオでは引き続き実行可能です。以下の表は直接比較を示しています。
| バックホール技術 | 最大容量 | 一般的なレイテンシ | 天候に対する敏感さ | 導入コスト | ベストユースケース |
| 光ファイバーケーブル | ファイバーペアあたり 100 Gbps | < 0.1 ミリ秒/km | なし | 高（土木工事） | 都市稠密な 5G、URLLC、長期バックボーン |
| マイクロ波 (6 ～ 42 GHz) | 最大10Gbps | ホップあたり 0.1 ～ 1 ミリ秒 | 低～中程度 | 中等度 | 地方のマクロサイト、暫定バックホール |
| ミリ波ワイヤレス (60 ～ 80 GHz) | 最大40Gbps | 0.05～0.5ミリ秒 | 高 (雨フェード) | 低～中程度 | 短距離都市部スモールセル、一時的な配備 |
| サブ 6 GHz ワイヤレス | 最大1Gbps | 1～5ミリ秒 | 低い | 低い | 遠隔地、低密度 5G NSA |
| 衛星（LEO） | 最大500Mbps | 20～40ミリ秒 | 中等度 | 高 (継続中) | 非常に遠隔地、災害復旧のみ |
| 銅線/DSL | 最大1Gbps (G.fast) | 1～10ミリ秒 | なし | 低い (legacy) | スタンドアロンの 5G バックホールには適していません |
表 1: 5G バックホール テクノロジーのオプションを、容量、遅延、天候の影響、導入コスト、理想的な使用例によって比較します。
データが明らかにしているのは、 光ファイバー ケーブルは、5G の容量、遅延、信頼性の要件を妥協することなく同時に満たす唯一のバックホール メディアです。 ワイヤレスの代替手段は通信事業者のツールキットに含まれる便利なツールですが、同等のものではなくトレードオフを表しており、それらのトレードオフはエンド ユーザーが受ける 5G エクスペリエンスを直接的に低下させます。
5G ネットワークではどのような種類の光ファイバー ケーブルが使用されますか?
すべての光ファイバー ケーブルが 5G アプリケーションに対応できるわけではありません — ファイバーの種類、ストランド数、導入方法の選択は、ネットワーク パフォーマンス、アップグレード パス、および 20 ～ 30 年のインフラストラクチャ ライフサイクルにわたる総所有コストに直接影響します。
シングルモードファイバー (SMF)
シングルモード ファイバーは、増幅せずに 10 km ～ 80 km の距離にわたって信号を伝送できるため、5G バックホールおよびミッドホールには主な選択肢です。 SMF は非常に狭いコアを使用します (約 9マイクロメートル ）これにより、単一の光モードのみが伝播できるようになり、モード分散が排除され、 100Gbps～400Gbps コヒーレント光トランシーバーを使用して波長ごとに。 ITU-T G.652D 標準 (データセンター用語では OS2) は、世界中の 5G インフラストラクチャで最も広く導入されている SMF バリアントです。
マルチモードファイバー (MMF)
マルチモード ファイバーは、5G データ センターや機器室内の短距離接続で使用され、通常 500 メートル未満の距離をカバーします。 OM4 および OM5 グレードのサポート 150 メートルで 100 Gbps 、施設内接続の費用対効果が高くなります。 MMF は、範囲が限られており、長距離では分散の影響を受けやすいため、屋外 5G バックホールの実行では使用されません。
多芯 (HFC) およびリボン ケーブル
高密度の都市部の 5G 導入では、ダクト インフラストラクチャの将来性を確保するために、1 本のケーブルに 144、288、さらには 432 本のファイバ素線を含む多心リボン ケーブルを指定する通信事業者が増えています。 溝を掘って導管を設置する民事費は、ファイバーの総導入コストの 60 ～ 80% を占めます。 432 心リボン ケーブルを引く場合、コストは 12 心ケーブルよりわずかに高いだけですが、将来のネットワーク アップグレードに備えて 36 倍の容量が得られます。一般に「ダーク ファイバー」オーバープロビジョニングと呼ばれるこのアプローチは、先進的な 5G インフラストラクチャ構築者の間では標準的な手法です。
5G ネットワークには実際にどれくらいの光ファイバー ケーブルが必要ですか?
業界分析では、包括的な 5G ネットワークの展開には、以前のモバイル世代よりも 1 平方キロメートルあたりにはるかに多くのファイバーが必要であることが一貫して示されています。 これを定量化すると、関係するインフラ投資が具体的にわかります。
| 導入シナリオ | セルサイト密度 | 推定km²あたりに必要なファイバー | ファイバーと 4G の要件 | 推奨されるバックホール タイプ |
| 密集した都市部 (ミリ波 5G) | 40 – 100 スモールセル/km² | 15 ～ 40 km のファイバー | 10倍～20倍以上 | 繊維（必須） |
| アーバン (ミッドバンド 5G) | 10 ～ 30 スモールセル / km² | 5 ～ 15 km のファイバー | 5倍～10倍以上 | 繊維（強く推奨） |
| 郊外 | 2 ～ 10 マクロ スモール セル / km² | 1 ～ 5 km のファイバー | 3倍～5倍以上 | ファイバーマイクロ波ハイブリッド |
| 地方 (ローバンド 5G) | 1 ～ 3 マクロ サイト / km² | 0.2 ～ 1 km のファイバー | 2倍～3倍以上 | 利用可能な場合はマイクロ波ファイバー |
表 2: さまざまな 5G 導入シナリオにおける平方キロメートルあたりの推定光ファイバー ケーブル要件。
インフラストラクチャ調査による世界的な推計によると、中規模国での全国的な 5G 展開には、 数十万キロメートルの新しいファイバー 。米国だけでも追加の対策が必要と推定されている 140 ～ 170 万マイル (230 ～ 270 万 km) のファイバー 包括的な 5G カバレッジをサポートするためです。この数字は、ファイバーの可用性が世界中の 5G 導入スケジュールにおける主要なボトルネックとして一貫して認識されている理由を強調しています。
光ファイバーケーブルが 5G 導入のボトルネックになるのはなぜですか?
世界的な 5G の展開速度に対する主な制約は、スペクトルの可用性、無線ハードウェア、資本ではなく、光ファイバー ケーブル インフラストラクチャの可用性と許可です。 相互に関連する 3 つの要因がこのボトルネックを引き起こします。
土木工事の費用とスケジュール
地下ファイバー導管の掘削と設置には、都市環境で 1 マイルあたり 25,000 米ドルから 100,000 米ドルの費用がかかります 、土壌の状態、路面の種類、および現地の労働料金によって異なります。既存の電柱の空中ファイバーは、より高速かつ安価 (1 マイルあたり 10,000 ～ 30,000 米ドル) ですが、電柱取付契約が必要であり、天候や物理的損傷のリスクが大きくなります。厳しい地下施設要件がある都市では、土木工事は ノードごとの 5G 導入コストの合計の最大 80% .
許可と通行権
公共用地にインフラを掘削したり設置したりする許可の取得には、自治体ごとに 6 ～ 36 か月かかる場合があります 、単一の大都市圏内であっても展開の進捗状況がパッチワーク状になっています。多くの国は、特に 5G ファイバー導入のボトルネックに対処するために、合理化された許可フレームワークを導入していますが、その実施は管轄区域によって大きく異なります。
農村部やサービスが十分に行き届いていない地域での光ファイバーの利用可能性
接続の改善を最も必要とする地方地域は、多くの場合、既存のファイバー インフラストラクチャが最も少ない地域です。 、複合的な課題を生み出します。ファイバー バックホールがなければ、地方での 5G 導入は無線マイクロ波バックホールによる低帯域スペクトルに限定され、速度は 4G よりわずかに向上するだけであり、URLLC アプリケーションを完全にサポートできません。農村部の光ファイバー格差を埋めることは、公平な 5G アクセスの前提条件として広く認識されています。
ファイバー要件に関する 5G NSA と 5G SA の違いは何ですか?
5G ノンスタンドアロン (NSA) アーキテクチャは既存の 4G LTE コア ネットワーク インフラストラクチャを使用するため、大容量ファイバーで完全に接続された完全ネイティブ 5G コアを必要とする 5G スタンドアロン (SA) よりも即時ファイバー要件が低くなります。
- 5G NSA (非スタンドアロン): 5G 無線は 4G コア ネットワークに接続します。バックホール要件は 4G よりも高くなりますが、既存のファイバーおよびマイクロ波インフラストラクチャを部分的に活用できます。これは、ほとんどの初期の商用 5G 導入で使用されるアーキテクチャです。拡張モバイル ブロードバンド (eMBB) をサポートしますが、URLLC または Massive IoT 機能を完全には提供できません。
- 5G SA (スタンドアロン): 5G 無線はネイティブ 5G コア (5GC) に接続します。このアーキテクチャにより、ネットワーク スライシング、エッジ コンピューティング、ミリ秒未満の URLLC 遅延などの完全な 5G 機能セットが有効になります。無線ユニットから 5G コアまでの完全な大容量ファイバー バックボーンが必要で、パス内に従来の銅線リンクや低容量無線リンクはありません。 5G SA のファイバー要件は NSA よりも大幅に高くなります。
業界では 5G NSA から 5G SA への移行が加速しています。これは、 5Gネットワークの光ファイバーケーブル NSA 5G のサービス範囲がすでに広く普及している市場でも、今後 5 ～ 10 年間で大幅に成長し続けると考えられます。
よくある質問: 5G には光ファイバー ケーブルが必要ですか?
Q1: 5G は光ファイバーケーブルなしでも機能しますか?
はい - 5G は技術的には、マイクロ波やサブ 6 GHz 無線リンクなどの非ファイバー バックホールで動作できます。ただし、ファイバーがなければ、ネットワークは完全な 5G 速度、超低遅延、または都市部のミリ波 5G に必要な高密度スモールセル展開を実現できません。実際には、 ファイバー バックホールのない 5G ネットワークのパフォーマンスは、先進的な 4G LTE よりもわずかに優れています。 現実世界のほとんどのシナリオでは、遅延が重要なアプリケーションをまったくサポートできません。
Q2: 自宅にファイバーインターネットがあるということは、5G に接続されているということですか?
必ずしもそうとは限りません。ホームファイバーインターネット (FTTH - Fiber To The Home) と 5G モバイル ネットワークは別のインフラストラクチャです。ホームファイバー接続は、有線リンクを介してブロードバンドを敷地に直接提供します。 5Gは無線規格です バックホールでファイバーを使用しますが、5G タワーから携帯電話への接続は常に無線です。一部の通信事業者は提供しています 5G 固定無線アクセス (FWA) 、これは 5G 無線を使用して有線の家庭用インターネット接続を置き換えますが、これは標準の FTTH ファイバー サービスとは異なります。
Q3: 衛星インターネットは最終的に 5G バックホール用のファイバーに取って代わるのでしょうか?
地球低軌道 (LEO) 衛星ブロードバンドは劇的に改善され、遅延が大幅に短縮されました。 20～40ミリ秒 古い静止システムの 600 ミリ秒と比較して。ただし、最高の状態であっても、 LEO 衛星の遅延はファイバーの 200 ～ 400 倍です 等距離の場合、ビームあたりの容量は複数の接地端子間で共有されます。 URLLC 5G のユースケースでは、衛星はプライマリ バックホールとしては依然として不適切です。その役割は、光ファイバーが経済的に実行不可能な非常に離れた場所に接続を提供することです。
Q4: Open RAN (O-RAN) は 5G ネットワークのファイバー要件にどのような影響を与えますか?
オープン RAN は、無線アクセス ネットワークを個別のハードウェア コンポーネントとソフトウェア コンポーネントに分解します。 、多くの場合、複数の物理的な場所に処理を分散します。これにより、従来の統合基地局と比較して、フロントホールおよびミッドホールのファイバー要件が実際に増加します。複数のリモート ユニット (RU) に接続された O-RAN 分散ユニット (DU) プールには、各層間に高帯域幅、低遅延のファイバー リンクが必要です。 O-RAN はファイバーの必要性を削減しません。それはそれらを再配布し、多くのアーキテクチャでは増幅します。
Q5: ダーク ファイバーは 5G 導入に役立ちますか?
ダークファイバー (設置されているが点灯していない光ファイバーケーブル) は、5G 通信事業者にとって非常に価値があります。 なぜなら、リースまたは購入して、容量需要の増大に応じて新しい光トランシーバーをアクティブ化することができ、再溝を必要としないからです。多くの 5G 事業者は、新しいファイバーの構築と比較して、スモールセルの導入スケジュールを数か月または数年短縮するために、都市部でダークファイバー資産を積極的に探しています。特定のエリアでのダーク ファイバーの利用可能性は、その地域に完全な 5G がどれだけ早く展開されるかを最も強く予測するものの 1 つです。
Q6: 5G ホーム インターネット (固定無線アクセス) が正常に動作するには光ファイバーが必要ですか?
5G 固定無線アクセス (FWA) performance is directly dependent on whether the serving 5G tower has fiber backhaul. ファイバー バックホールを備えたタワーから配信される 5G FWA サービスは、ホーム ユーザーに以下を提供できます。 200Mbps～1Gbps 低遅延でそれ以上。同じ 5G タワーをマイクロ波経由でバックホールしても、速度は大幅に低下します (多くの場合、速度はわずかです) 50～150Mbps — そして遅延が長いため、真の競合製品ではなく、家庭用ファイバーブロードバンドの代替品としては不十分です。
Q7: 5G ではファイバーの使用方法が 4G LTE とどのように異なりますか?
4G LTE では、ファイバーは主にマクロ基地局サイトでのみ必要であり、単一のバックホール ファイバー リンクが必要でした。 1 Gbps 通常はサイトごとに十分です。 5G では、すべてのスモール セル (都市部では km2 あたり最大 100 の密度)、無線ユニットと分散ユニット間のフロントホール、分散ユニットと集中ユニット間のミッドホール、および 5G コアへのバックホールでファイバーが必要です。したがって、カバーエリアあたりのファイバー需要の合計は次のようになります。 10～50倍 5G と 4G LTE では、インフラ投資の規模が根本的に異なります。
結論: 5G と光ファイバーケーブルは大規模化において切り離せないもの
に対する答えは、 5Gには光ファイバーケーブルが必要ですか 微妙ではありますが、方向性は明確です。5G はすべてのリンクにファイバーを厳密に必要とするわけではありませんが、その特徴的な機能を実現するにはファイバーに絶対的に依存します。ワイヤレス バックホールの代替手段はギャップを埋め、低密度エリアや遠隔エリアにサービスを提供できますが、容量の上限と遅延ペナルティが課せられ、5G でできることは根本的に制限されます。
ネットワーク オペレーター、地方自治体、不動産開発業者、インフラ投資家にとって、実際的な意味は次のとおりです。 完全な 5G 機能が目標である場合は、光ファイバー ケーブルを計画に含める必要があります。 民事費は高額で、認可までのスケジュールは長いですが、現在設置されているファイバーは、5G だけでなく、今後数十年にわたり、その後のすべての世代の無線技術に使用されることになります。ダークストランド容量を備えたファイバ数の多いケーブルを導入することで、アースを再度開放することなく、今日の投資資金を将来のネットワークのアップグレードに確実に投入できます。
業界が 5G NSA から 5G SA アーキテクチャへの移行を加速する中、 5Gネットワークの光ファイバーケーブル 深まるだけだろう。現在、光ファイバーインフラストラクチャに積極的に投資している通信事業者や地方自治体は、5G 時代、そしてその後の 6G 時代において、決定的な競争力と経済的優位性を得ることができます。
