50G PON，開(kāi)啟萬(wàn)兆接入新篇章

  近年來(lái)，中國(guó)千兆網(wǎng)絡(luò)得到了快速普及，目前開(kāi)始向“千兆+”“萬(wàn)兆”演進(jìn)。截至2022年底，國(guó)內(nèi)千兆光網(wǎng)覆蓋超過(guò)5億戶家庭，全國(guó)有110個(gè)城市達(dá)到千兆城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，千兆用戶數(shù)已突破9100萬(wàn)，并在持續(xù)加速增長(zhǎng)?？紤]到家庭用戶、企業(yè)用戶、移動(dòng)承載等多方需求，下一代PON技術(shù)方向業(yè)界普遍認(rèn)可并聚焦于50G PON技術(shù)。

  50G PON標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展

  業(yè)界普遍認(rèn)可將下一代光接入網(wǎng)容量提升至50Gbps。下一代PON技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要有兩個(gè)研究方向：方向一是提高單波長(zhǎng)速率;方向二是多波長(zhǎng)疊加提高速率。相比多波長(zhǎng)疊加方案，單波長(zhǎng)50G PON已成為10G PON之后的下一代光接入網(wǎng)主流行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

  如圖1所示，2018年ITU-T/FSAN啟動(dòng)了基于單波長(zhǎng)50G PON的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，確定50G PON作為10G PON后的下一代PON技術(shù)發(fā)展方向，并于2021年9月發(fā)布了第一版50G PON標(biāo)準(zhǔn)。此版定義了下行50Gbps、上行12.5Gbps和25Gbps的非對(duì)稱接入，并支持與GPON或10G PON兩代共存的能力;2023年2月發(fā)布增補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)，新增了對(duì)稱50G PON的技術(shù)規(guī)格，以及支持GPON、10G GPON和50G PON三代共存的特性。這宣告50G PON已完成了技術(shù)主體框架的標(biāo)準(zhǔn)化。

  50G PON關(guān)鍵技術(shù)能力

  50G PON延用TDM-PON點(diǎn)到多點(diǎn)的傳統(tǒng)架構(gòu)，單波長(zhǎng)速率提升到50Gbps，為滿足10G PON的后續(xù)平滑演進(jìn)，在考慮成本的同時(shí)面向多場(chǎng)景的綜合接入，針對(duì)承載能力、兼容能力、確定性業(yè)務(wù)能力等方面都有較高的技術(shù)要求。

  - 承載能力

  50G PON在下行和上行方向支持三種ONU速率組合(50/12.5Gbps、50/25Gbps和50/50Gbps);通過(guò)TDMA在同一波長(zhǎng)信道上同時(shí)支持具有不同上行速率組合的ONU;支持傳輸距離20km的ONU接入;光功率等級(jí)與現(xiàn)網(wǎng)ODN主流的光功率預(yù)算保持一致(如PR30、C+等光模塊等級(jí));支持1：64分光比商用;使用現(xiàn)網(wǎng)G.652和G.657光纖類型，兼容現(xiàn)網(wǎng)已部署的ODN基礎(chǔ)設(shè)施等。

  - 兼容能力

  50G PON的兼容能力一直以來(lái)都是全球運(yùn)營(yíng)商關(guān)注的焦點(diǎn)。為了確保GPON或10G PON設(shè)備及光纖ODN網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)服務(wù)寬帶用戶，保護(hù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資，50G PON定義了3個(gè)上行波長(zhǎng)選項(xiàng)：1270nm可與GPON共存，1300nm可與10G PON共存，1286nm可與GPON、10G PON共存，運(yùn)營(yíng)商可根據(jù)自身網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)鏈情況選用不同的波長(zhǎng)選項(xiàng)。

  50G PON的上行波長(zhǎng)選擇對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，不同的波長(zhǎng)選用對(duì)50G PON兼容演進(jìn)方案會(huì)有根本性的差別。鑒于目前國(guó)內(nèi)網(wǎng)上有大量的EPON、GPON、10G PON ONU設(shè)備部署，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商會(huì)選擇1286nm的上行波長(zhǎng)。

  50G PON為了兼容現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備，可以采用獨(dú)立的合波器設(shè)備CEx，也可以采用50G PON Combo技術(shù)。ITU G.9805標(biāo)準(zhǔn)確定了基于GPON/XG(S)-PON/50G PON三模Combo光模塊的三代PON系統(tǒng)共存技術(shù)架構(gòu)和光接口指標(biāo)，支持GPON、XG(S)-PON、50 PON三代PON技術(shù)在同一個(gè)ODN中共存及平滑演進(jìn)。未來(lái)50G PON的部署將與現(xiàn)在的XG(S)Combo部署情況非常相似，預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商和廠商都會(huì)一致選擇簡(jiǎn)潔高效的50G Combo模式進(jìn)行規(guī)模建設(shè)。

  - 確定性業(yè)務(wù)能力

  50G PON系統(tǒng)以其高帶寬、高質(zhì)量的業(yè)務(wù)能力，將全面支持面向家庭用戶、企業(yè)用戶、園區(qū)用戶等不同的場(chǎng)景和業(yè)務(wù)需求。50G PON的帶寬提供能力是10G PON的5倍，并在時(shí)延、抖動(dòng)等方面做了相應(yīng)的技術(shù)優(yōu)化，可拓展更豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，并能提供泛在的萬(wàn)兆接入能力，實(shí)現(xiàn)IEEE、ITU-T在50G PON時(shí)代的“融合統(tǒng)一”。

  隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，面向部分行業(yè)用戶網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬、時(shí)延等有著確定性的傳輸要求，50G PON為建設(shè)確定性PON網(wǎng)絡(luò)提供了可能。50G PON系統(tǒng)采用業(yè)務(wù)流打時(shí)間戳和基于固定時(shí)延調(diào)度機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)PON端到端確定性的網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)在業(yè)務(wù)入口處對(duì)確定性業(yè)務(wù)流打時(shí)間戳，系統(tǒng)出口在原用于QoS調(diào)度的FIFO隊(duì)列的基礎(chǔ)上，每個(gè)確定性業(yè)務(wù)流有單獨(dú)的調(diào)度隊(duì)列，并根據(jù)入口的時(shí)間戳+固定時(shí)延，進(jìn)行優(yōu)先調(diào)度，實(shí)現(xiàn)包經(jīng)過(guò)PON系統(tǒng)端到端的時(shí)延精確控制。系統(tǒng)按照計(jì)算時(shí)間進(jìn)行報(bào)文調(diào)度和業(yè)務(wù)包發(fā)送，保證確定性業(yè)務(wù)報(bào)文的入到出時(shí)間維持在一個(gè)恒定值，以保證數(shù)據(jù)可靠、確定性地轉(zhuǎn)發(fā)，滿足對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)敏感的確定性場(chǎng)景應(yīng)用需求。

  50G PON實(shí)踐和展望

  ITU在這5年間陸續(xù)完成了50G PON系列標(biāo)準(zhǔn)的制定和發(fā)布，在這期間50G PON相關(guān)產(chǎn)業(yè)如光器件、芯片、DSP(digital signal processor)、Combo技術(shù)、設(shè)備等都在持續(xù)地突破。2023年開(kāi)始進(jìn)入試點(diǎn)驗(yàn)證期，預(yù)計(jì)2024年擴(kuò)大試點(diǎn)規(guī)模和范圍，并拓展到對(duì)稱50G PON方案和場(chǎng)景。預(yù)計(jì)50G PON技術(shù)和產(chǎn)業(yè)將于2025年逐步成熟并商用，先期以ToB先行導(dǎo)入為主，后期拓展到ToH，按需升級(jí)，整體上50G PON將于2028—2030年大規(guī)模部署。

  50G PON作為下一代高速PON技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)兆”光接入網(wǎng)絡(luò)底座的關(guān)鍵技術(shù)。作為固網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，中興通訊一直致力于PON技術(shù)的發(fā)展并做出貢獻(xiàn)，已在包括ITU-T在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)組織提交70多份50G PON相關(guān)提案。截至2023年9月，中興通訊已與全球30+家運(yùn)營(yíng)商完成了50G PON驗(yàn)證或試點(diǎn)。未來(lái)，中興通訊將繼續(xù)攜手合作伙伴，推進(jìn)50G PON標(biāo)準(zhǔn)化及產(chǎn)業(yè)化工作，促進(jìn)下一代光接入網(wǎng)的發(fā)展和成熟。

  作者：中興通訊 吳穎