中國(guó)移動(dòng)張德朝：FTTR打通最后“黃金10米”，實(shí)現(xiàn)全光千兆家庭網(wǎng)絡(luò)

  在今天舉行的“2023中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇—千兆光網(wǎng)與智慧家庭技術(shù)研討會(huì)”上，中國(guó)移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長(zhǎng)張德朝介紹，截至2022年12月，中國(guó)移動(dòng)固網(wǎng)寬帶用戶規(guī)模達(dá)2.72億戶，千兆家寬時(shí)代已經(jīng)到來，200M+帶寬已成為用戶套餐主流。

  張德朝指出，近年來，千兆光網(wǎng)取得長(zhǎng)足發(fā)展，同時(shí)面臨多技術(shù)異構(gòu)的接入網(wǎng)為海量用戶、豐富業(yè)務(wù)提供端到端極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)的需求和挑戰(zhàn)。

  千兆光接入網(wǎng)：從10G向50G方向演進(jìn)

  千兆光接入網(wǎng)作為“連接+算力+能力”的第一跳入口，需全面提升光接入網(wǎng)絡(luò)的帶寬、時(shí)延和確定性等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)能力，并融合網(wǎng)絡(luò)感知和網(wǎng)絡(luò)切片能力，支撐面向算網(wǎng)服務(wù)的質(zhì)量保障。

  張德朝指出，當(dāng)前接入網(wǎng)呈現(xiàn)三大發(fā)展趨勢(shì)：一是千兆光網(wǎng)的帶寬提速換擋，從10G PON向50G方向演進(jìn)，從“千兆到家”向“千兆到房間”演進(jìn);二是場(chǎng)景拓展使能行業(yè)應(yīng)用，從以家庭為主向中小微企業(yè)、行業(yè)用戶甚至是垂直行業(yè)應(yīng)用演進(jìn);三是算力網(wǎng)絡(luò)加速智能演進(jìn)。面向這些趨勢(shì)，下一代光接入網(wǎng)需要具備三大能力：一是提升全光接入能力，二是增強(qiáng)全光千兆覆蓋，三是引入智能協(xié)同。

  張德朝介紹，在打造端到端千兆有線寬帶方面，中國(guó)移動(dòng)采用10G PON+千兆智能網(wǎng)關(guān)+WiFi6，實(shí)現(xiàn)“端到端千兆固網(wǎng)”能力。10G PON千兆部署初期采用2模和3模Combo的10G PON共存部署策略，向3模規(guī)一化演進(jìn)是方向;智能網(wǎng)關(guān)家寬場(chǎng)景以非對(duì)稱型10G ONU為主;企寬場(chǎng)景向?qū)ΨQ型10G ONU演進(jìn)。

  張德朝進(jìn)一步介紹，中國(guó)移動(dòng)持續(xù)推進(jìn)下一代50G PON技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，隨著對(duì)稱速率50G PON標(biāo)準(zhǔn)2022年底在ITU-T獲得通過，標(biāo)志著50G PON國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系基本建立。而50G PON系統(tǒng)除帶寬提升外，還需支持低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)切片功能，滿足綜合業(yè)務(wù)接入需求。

  至于50G PON的系統(tǒng)要求，在速率方面，非對(duì)稱型25/50Gbps和對(duì)稱型50/50Gbps兩種速率更匹配未來網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展需求。在波長(zhǎng)和功率預(yù)算方面，兼容現(xiàn)網(wǎng)ODN，多速率共存下的功率預(yù)算滿足Class C+ 32dB要求;50G PON和10G GPON共存是基本要求，特殊場(chǎng)景下可能存在GPON、10G PON、50G PON三代共存需求。在網(wǎng)絡(luò)切片方面，需進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)度機(jī)制，提升低時(shí)延性能，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)差異化承載;支持高精度時(shí)間同步，滿足5G Femeto小站場(chǎng)景需求;端到端支持網(wǎng)絡(luò)切片，從FTTH延伸到FTTR。

  在標(biāo)準(zhǔn)層面，PON對(duì)網(wǎng)絡(luò)切片和低時(shí)延支持的技術(shù)方案及其標(biāo)準(zhǔn)尚在研究中;在產(chǎn)業(yè)拉動(dòng)方面，中國(guó)移動(dòng)在2022年全球合作伙伴大會(huì)上發(fā)布《NGOAN技術(shù)發(fā)展》白皮書，系統(tǒng)闡述了50G PON的場(chǎng)景需求、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展目標(biāo)和路徑，并聯(lián)合華為、中興、烽火完成非對(duì)稱50G PON樣機(jī)研發(fā)和完善，并在業(yè)界率先完成50G PON樣機(jī)現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，研究成果分別在OFC 2022和2023發(fā)表和錄用。

  張德朝指出，雖然50G PON產(chǎn)業(yè)鏈已取得長(zhǎng)足進(jìn)展，但物理層指標(biāo)尚無法完全滿足要求，需產(chǎn)業(yè)協(xié)同針對(duì)核心光電器件及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步成熟。面向高功率預(yù)算光器件，在OLT側(cè)EML后集成SOA光放大器進(jìn)一步提升發(fā)射光功率;在ONU側(cè)可使用成本更低的高速DML激光器;以及選用鍺硅材料50G APD提升接收靈敏度。對(duì)于高速突發(fā)電器件，接入網(wǎng)首次引入oDSP技術(shù)，對(duì)高速信號(hào)傳輸色散損傷補(bǔ)償;在上行方向，優(yōu)化突發(fā)信號(hào)CDR的快速收斂，并實(shí)現(xiàn)ONU多速率信號(hào)的C+功率預(yù)算共存;25G和50G突發(fā)TIA芯片，實(shí)現(xiàn)上行大動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)信號(hào)接收，盡量減小突發(fā)開銷。對(duì)于低時(shí)延技術(shù)，通過單幀多突發(fā)和帶外注冊(cè)開窗技術(shù)提升時(shí)延和抖動(dòng)性能，但是單幀多突發(fā)會(huì)產(chǎn)生帶寬效率和時(shí)延性能互相影響的問題，協(xié)同優(yōu)化突發(fā)數(shù)目以及突發(fā)開銷是后續(xù)低時(shí)延技術(shù)研究的重要方向。

  FTTR進(jìn)一步向用戶延伸：打通最后“黃金10米”

  張德朝介紹，FTTR將光纖進(jìn)一步延伸到房間，打通最后“黃金10米”，主要面向高價(jià)值的家庭用戶及中小微企業(yè)用戶場(chǎng)景。目前，FTTR系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已立項(xiàng)(ITU-T G.FIN)，CCSA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制中。

  在物理層，FTTR仍然采用P2MP結(jié)構(gòu)，分光比支持1:4~1:16，企寬場(chǎng)景可擴(kuò)展到1:32，在局域網(wǎng)場(chǎng)景對(duì)稱速率優(yōu)勢(shì)明顯;FTTR的延申對(duì)管控架構(gòu)和能力提出新需求，張德朝建議對(duì)FTTH和FTTR網(wǎng)絡(luò)具備集中統(tǒng)一管控能力;主從網(wǎng)關(guān)全部支持WiFi6，支持協(xié)同組網(wǎng)，從單點(diǎn)Wi-Fi向Wi-Fi組網(wǎng)演進(jìn)。

  張德朝指出，FTTR的演進(jìn)既需要后向兼容存量的固定寬帶網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)也要面向強(qiáng)管控維和保障多業(yè)務(wù)承載體驗(yàn)需求，支持向一體化網(wǎng)絡(luò)新能力演進(jìn)。一是管控延伸，EMS對(duì)接入網(wǎng)光層信息管理能力從FTTH延伸到FTTR，RMS業(yè)務(wù)開通能力延伸到FTTR主從網(wǎng)關(guān);二是網(wǎng)絡(luò)開放，EMS/OLT和FTTR互通開放是快速實(shí)現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)規(guī)模部署的前提;三是協(xié)同智能，構(gòu)建電信級(jí)一體化網(wǎng)絡(luò)能力，實(shí)現(xiàn)千兆無縫覆蓋、低時(shí)延承載、快速漫游、網(wǎng)絡(luò)遙測(cè)等。

  FTTR關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，首先是FTTR集中管理架構(gòu)。在FTTR架構(gòu)下，光接入網(wǎng)從1級(jí)P2MP衍生為2級(jí)，需要加速第2級(jí)P2MP(FTTR)技術(shù)方案收斂和標(biāo)準(zhǔn)化;同時(shí)兩級(jí)P2MP鏈路資源獨(dú)立，DBA可兩級(jí)分立，流量逐級(jí)統(tǒng)計(jì)復(fù)用。兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)需端到端光層集中管控，需要獨(dú)立的管控通道，與數(shù)據(jù)通道隔離;光纖接通即具備對(duì)兩級(jí)光鏈路和FTTR網(wǎng)元的基本管理，具備創(chuàng)建/設(shè)置/備份上層管理通道能力，奠定PON+FTTR協(xié)同支持端到端網(wǎng)絡(luò)切片基礎(chǔ)。

  FTTR關(guān)鍵技術(shù)之二是FTTR管理分工界面及接口設(shè)計(jì)，Mf接口實(shí)現(xiàn)FTTR的WiFi一張網(wǎng)全量管理，并滿足家庭網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集的能力擴(kuò)展;Me接口實(shí)現(xiàn)FTTx光層統(tǒng)一管控，支持對(duì)FTTR網(wǎng)絡(luò)中主從網(wǎng)關(guān)的光層功能的管理。張德朝介紹，2022年中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合華為、中興、烽火開發(fā)FTTR原生管控架構(gòu)設(shè)備，并已在4省完成現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，符合預(yù)期。

  FTTR關(guān)鍵技術(shù)之三是FTTR物理層及協(xié)議層技術(shù)要求，對(duì)標(biāo)以太網(wǎng)等局域網(wǎng)對(duì)稱速率技術(shù)，FTTR系統(tǒng)速率以對(duì)稱2.5Gb/s為基礎(chǔ)演進(jìn)，加快收斂功率預(yù)算、分光比、波長(zhǎng)選擇等物理層指標(biāo)。此外，FTTR協(xié)議層需參考PON TC層進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，支持與PON智能協(xié)同調(diào)度以及光+WLAN融合調(diào)度等。

  張德朝表示，FTTR是千兆光網(wǎng)向用戶的進(jìn)一步延伸，是實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)千兆無縫覆蓋的重要技術(shù)演進(jìn)方向，希望業(yè)界協(xié)同加速推進(jìn)技術(shù)收斂和標(biāo)準(zhǔn)化。