宽带上网技术，发展到哪一步了？

鲜枣课堂04-16

昨天那篇《宽带上网技术简史》，小枣君给大家介绍了宽带技术从ISDN、xDSL到10G PON的发展历程。今天，我们来聊聊即将到来的新一代光纤宽带技术——50G PON。F5G和F5G-A介绍50G PON之前，先说说F5G和F5G-A。2020年2月，ETSI（欧洲电信标准化协会）推进了一套以10G PON+FTTR、Wi-Fi 6、200G光传送/汇聚、OXC等技术为基础的固定通信网络技术体系，...

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PON。F5G和F5G-A介绍50G PON之前，先说说F5G和F5G-A。2020年2月，ETSI（欧洲电信标准化协会）推进了一套以10G PON+FTTR、Wi-Fi 6、200G光传送/汇聚、OXC等技术为基础的固定通信网络技术体系，并将其命名为F5G，也就是第五代固网通信技术（The 5th generation Fixed networks）。F5G是固网产业界向5G“抄作业”的产物。它简化了代际命名方式，把一些技术进行打包，方便市场宣传和推广。老技术，换了新名字去年以来，整个通信行业都在讨论基于5G的半代演进——5G-A。固网产业界这边，也依葫芦画瓢，跟着搞了一个F5G-A，作为F5G的小代际演进。去年11月，ETSI正式发布《F5G Advanced Generation Definition（代际定义）》，明确提出了F5G-A的代际标准以及关键特征。根据ETSI的说法，F5G-A在F5G已有三大特征（eFBB、FFC、GRE）的基础上，又新增了三大特征（GAO、RRL、OSV）。如下图所示：F5G-A的六大特征按设想，F5G-A可以带来10倍带宽、10倍光纤连接密度、10倍能效、6个9可靠性、米级精准感知、亚毫秒级时延和L4级自治网络等一系列能力提升，能够更好地满足用户的宽带接入需求，进一步实现“Fibre to Everywhere（光联万物）”。F5G的后续发布计划（来自ETSI），也学3GPP搞Release了。50G PON的标准演进F5G-A是一个非常重要的演进。而50G PON，则是这个演进的关键使能技术。接下来，我们看看50G PON的标准，是如何诞生的。之前的文章，我们讲到了10G PON时代，也就是我们现在的千兆宽带时代。10G并不是PON技术的终点。早在2012年左右，业界就一致认为，PON技术需要向更高速率演进。当时的演进思路有两种：一种是提升单波长速率，另一种是采用多波叠加。IEEE（电气与电子工程师协会）率先采取了行动。他们搞了一个NG-EPON，在单根光纤上实现25G下行和10/25G上行，并支持和10G EPON兼容。25Gbps，通过多波长叠加和通道绑定技术，可以实现50Gbps甚至100Gbps速率。2015年7月，IEEE启动了25G/50G/100G EPON技术的标准制定，命名为IEEE 802.3ca。后来，考虑到100G难度太高，把它给删掉了，只保留了25G和50G。再看FSAN（全业务接入网联盟）和ITU-T（国际电信联盟电信标准分局）这边。XG(S)-PON标准制定完成之后，FSAN就很快启动了NG-PON2的标准研究（NG-PON1就是前面的10G PON，包括10G GPON和10G EPON），想要实现40G下行和40G/10G上行。当时，NG-PON2的主流备选技术方案包括：高速TDMA-PON、TWDM-PON、OFDM-PON和WDM-PON。经过分析和对比，2012年4月，FSAN确定采用TWDM-PON技术，作为NG-PON2的实现方案。TWDM，就是TDM+WDM，时分复用+波分复用。TWDM-PON采用4/8波长叠加方式，单波长10G TDM，可以实现4×10Gbps速率。这个方案，被ITU-T制定为G.989.x系列标准，最终于2015年完成。标准完成之后，这个方案却没有什么运营商采纳。因为这种波长叠加的方式，会带来可调谐光器件的高成本，而且，方案的系统成熟度也不够。后来，随着高速率以太网产业链的迅速成熟和规模化应用，N*10G的这种叠加架构越来越不被看好。业界逐渐坚定了向单波高速率方向发展的决心。也就是说，不要“TDM+WDM”，只要“TDM”。搞单波的话，100G的难度太大，25G的提升又不明显（没多久又要升级，浪费钱和时间）。那么，最佳选择，当然就是50G。2018年2月，在中国产业界的联合建议下，ITU-T SG15 Q2正式对单通道50G TDM PON系列标准进行立项，命名为“G.HSP（G.Higher Speed PON）”，计划2025年开始具备商用能力。值得一提的是，诺基亚在25G上比较执着。在ITU-T立项受阻后，他们跑去另立山头，在2020年10月成立了25G对称PON多源协议（25GS-PON MSA）。加入的企业也不少，其中不乏AT&T等大公司。我们还是说回50G PON。50G PON标准立项时，主要包括4个部分，如下表所示：2021年4月23日，ITU-T SG15全会通过了50G PON的标准，包括：G.9804.1 Amd1（需求）、G.9804.2（通用协议层）、G.9804.3（物理层标准）。为了支持多代PON技术共存，ITU-T还捣鼓了一个G.9805标准。综合起来，如下表所示：和刚才那个表是对应的。G.hsp.TWDMpmd/G.9804.4是多波，国内不涉及。2021-2023年，50G PON标准陆续完成了研究和修订。2023年，ITU-T SG15全会通过G.9804.3 Amd.2，标志着50G PON国际标准体系已完成。多代共存标准（G.9805）也在这期间基本完成，为不同代际向50G-PON的平滑演进奠定了标准基础。（50G PON支持10G EPON的兼容并存，有利于实现IEEE路线和ITU-T路线的归一，对产业链有很大好处。尽管IEEE还是希望坚持自己的以太网路线，不被“收编”，但作为世界上最大的PON市场，中国产业力量的意志难以被违背。归一到ITU-T路线，是大势所趋。）为了进一步增强PON的能力，还有两个标准在推进中：一个是针对低时延的G.Sup.PONLatency，另一个是针对切片的G.Sup.PONSlicing。国内行业标准方面，由CCSA TC6负责制定。目前，50G PON总体、物理层、TC层等系列行标已发布，测试标准已立项，预计2024-2025制定；50G-PON单模、10G/50G双模行标已报批，G/XG(S)/50G三模预期2024-2025制定。50G PON国内行标总而言之，单波50G PON（50G TDM PON）国际标准和国内行业标准均已基本就绪，为产业链上下游全面推进商用创造了条件。50G PON的应用场景50G PON带来了万兆的接入速度，那么，大家肯定会问，它的应用场景是什么呢？目前来看，业界对50G PON的应用场景定义仍然集中在家庭宽带、中小微企业、园区、工业等场景。家宽的话，主要是满足于8K（及以上）超高清视频、AR/VR/XR、裸眼3D等需求。一般来说，单个XR设备的连接带宽不高（380Mbps左右），10G PON就够用。采用50G PON，更多是针对多并发的需求，也就是多人同时使用XR设备。例如家里成员多人共同参与XR游戏互动。中小微企业，主要是云桌面办公、视频会议、企业云盘等用途。国内现在在推中小微企业数字化赋能专项行动，50G PON可以成为中小微企业的数字化转型底座。园区场景，例如大型企业、医院、学校、工厂、港口等。学校的话，一个教室里有数十名学生，多人同时使用VR教学，会对接入带宽产生需求。医院的场景更加复杂。除了传统的数字病历等以外，大带宽网络还有一些新的应用。例如影像查看和数字阅片。医院的影像设备数据量很大，包括多模态影像、介入式影像等。通过50G PON这样的万兆光网，可以有助于医务人员的数据查看和传递。现在运营商们大力推动FTTR。以后，随着接入带宽的增加，可能会逐渐迈入FTTD阶段。D是Device，也就是说，光纤会直接接到用户终端（例如台式机、笔记本电脑、家电等）上，彻底消灭网线。再就是工业制造场景，这个场景是目前50G PON发展的重点，主要针对数据采集、工业控制、自动化及人机交互等细分场景。这些细分场景对网络的传输时延和安全可靠有着严格要求。在工业领域，50G PON可能会进一步推动光纤从日常办公网络走向生产管理网络和生产现场网络，并最终走向机器内部连接。它会带来FTTR向FTTM的转变。M是Machine，也就是机器。它和刚才说的FTTD有些类似。现在，还提出FTTThing的说法，光纤到万物。除了上述场景之外，将50G PON用于5G小基站的回传承载，也成为一个选项（FTTCell，光纤到基站）。如果允许1:64的分光比，8口50G PON线卡就可以支持512个5G小基站。如果按单口40Gbps，每个5G小基站1Gbps，那就意味着，50G PON单口可以满足40个5G小基站的回传需求。对于一般的楼宇室内覆盖来说，足够了。50G PON的商用进展近年来，国内运营商已经针对50G PON技术进行了一些试点工作。2023年3月27日，中国电信研究院在江苏永鼎光电子完成了行业首个50G-PON工业应用试点，率先采用了50G-PON/XG-PON双模全光技术，验证了50G-PON在工业AOI（Automated Optical Inspection，自动光学检测）质检和工厂数字化管理业务场景。2023年11月，中国移动在江苏南京现网成功完成了全球首个对称50G PON固移接入应用示范。北京联通完成F5G-A 50G PON创新应用验证。北京电信完成试点工程验证。2024-2025年，50G PON将进入商用起步阶段。根据初步预测，大概在2027年，50G PON才会进入大规模商用的阶段。到2030年，会达到一个高峰。根据Omdia的预测，2024年至2028年期间，50G PON端口出货量将保持每年200%的复合年增长率，并在2028年成为主流宽带技术。Dell'Oro Group也预测，从2023年到2027年，50G PON设备总收入将从不到300万美元增长至15亿美元。顺带说一下，50G-PON的下一代，也就是B50G-PON（超50G PON）的ITU-T标准G.VHSP.sup（VHSP=Very High Speed PON），在2022年9月已经立项了，目前处于早期推进阶段。最后的话好啦，以上就是关于50G PON的基本介绍。50G PON（F5G-A）的发展，离不开用户需求的带动。目前看来，50G PON和5G一样，缺乏令人信服的爆款应用场景，也谈不上是非常刚需的技术。相比5G，50G PON的最大优势在于成本。尽管它的成本会明显高于10G PON，但比5G还是要低得多。通过和Wi-Fi 7进行搭配，50G PON更容易为用户提供低成本、高速率、低时延的互联网接入能力，更容易被市场所接受。50G PON到底能不能崛起，就让时间来告诉我们答案吧。参考资料：1.《高速PON和FTTR国际标准进展》，刘德坤，华为；2.《50G-PON技术白皮书》，中兴；3.《中国联通50G PON园区类应用场景白皮书》，中国联通；4.《50G-PON 技术和应用白皮书》，中国电信；5.《50G PON助力宽带网络从千兆迈向万兆》，刘谦，信通院；6.《50G PON发展筑基万兆光网》，张德朝，中国移动；7.《50G PON技术发展与演进探讨》，张德智，中国电信；8.《50G-PON关键技术与应用需求分析》，邵岩，中国联通；9.《50G PON，开启万兆接入新篇章》，吴颖，中兴通讯；10.ITU-T、IEEE官网及相关标准文件。本文来自微信公众号：鲜枣课堂 （ID：xzclasscom），作者：小枣君","kind":null,"is_publish_news":null,"is_publish_highlight":null,"is_publish_live":null,"is_publish_wemedia":null,"editions":null,"symbols":[],"gpt_button":1},"commentList":[],"isCommentEnd":true,"newsSizeData":{"likeSize":0,"commentSize":0,"repostSize":0,"favoriteSize":0,"likeStatus":false,"favoriteStatus":false},"APP":{"userAgent":"Mozilla/5.0 AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko; compatible; ClaudeBot/1.0; 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