中國移動(dòng)張德朝：50G PON發(fā)展筑基萬兆光網(wǎng)

3月21日消息（九九）當(dāng)前，我國運(yùn)營商采用10G PON技術(shù)建設(shè)千兆光網(wǎng)，50G PON萬兆接入技術(shù)已經(jīng)逐漸走向成熟，將成為構(gòu)建下一代萬兆網(wǎng)絡(luò)和萬兆業(yè)務(wù)的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

3月21日，在由CIOE中國光博會(huì)與C114通信網(wǎng)聯(lián)合舉辦的“2024中國光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇-50G PON技術(shù)專場”上，中國移動(dòng)研究院基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所副所長張德朝表示，50G PON作為下一代PON的主流技術(shù)，除了帶寬提升外，還需圍繞低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)切片等維度，構(gòu)建50G PON綜合業(yè)務(wù)承載能力，豐富光接入網(wǎng)應(yīng)用場景。

50G PON系統(tǒng)新需求帶來新挑戰(zhàn)

當(dāng)前，千兆光網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和用戶高速增長，全國千兆用戶數(shù)占比已達(dá)25.7%，千兆信息高速路初具規(guī)模。隨著算力網(wǎng)絡(luò)的深度推進(jìn)，萬兆網(wǎng)絡(luò)初顯端倪，各地方均在出臺(tái)相應(yīng)政策，加速推動(dòng)萬兆寬帶網(wǎng)絡(luò)試商用，支撐新場景新業(yè)務(wù)的探索與發(fā)展。

張德朝介紹，中國移動(dòng)作為全球最大的固網(wǎng)運(yùn)營商，截至2024年1月底有線寬帶用戶已超3億，千兆寬帶用戶覆蓋超3.9億。在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)推進(jìn)方面，中國移動(dòng)2021年開始全面轉(zhuǎn)向10G PON系統(tǒng)能力建設(shè)，全網(wǎng)OLT具備10G PON能力，并積極推進(jìn)50G PON發(fā)展。

面向算力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，中國移動(dòng)在骨干網(wǎng)構(gòu)建基于400G和OXC的新一代全光網(wǎng)，于2023年完成400G首次集采，現(xiàn)在正在開展大規(guī)模商用；在接入網(wǎng)構(gòu)建50G PON+FTTR協(xié)同的新一代光接入網(wǎng)，打造泛在入算的光錨點(diǎn)，通過端到端全光網(wǎng)提供骨干20ms、省域/區(qū)域5ms、城市1ms三級(jí)時(shí)延圈網(wǎng)絡(luò)。

張德朝指出，千兆光接入網(wǎng)的發(fā)展在技術(shù)上呈現(xiàn)三個(gè)趨勢：通過50G PON進(jìn)一步提升全光接入能力，通過FTTR提升千兆無縫覆蓋能力，通過智能協(xié)同（PON+FTTR協(xié)同、光+WLAN協(xié)同、PON+FTTR+X協(xié)同）提升網(wǎng)絡(luò)的智能化水平。

隨著2023年ITU-T SG15全會(huì)通過G.9804.3 Amd.2，標(biāo)志著50G PON國際標(biāo)準(zhǔn)體系已完成，50G PON將進(jìn)入產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的新階段。但50G PON系統(tǒng)新需求也帶來了新挑戰(zhàn)：首先是增強(qiáng)的系統(tǒng)要求，50G PON作為下一代光接入網(wǎng)技術(shù)體系，除帶寬提升外，面向多業(yè)務(wù)綜合承載場景，還需滿足低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)切片能力；其次是不同的傳輸性能，伴隨著50G PON系統(tǒng)線路速率、發(fā)射光功率等指標(biāo)的提升，帶來新的傳輸效應(yīng)，例如光纖色散、受激布里淵散射、單幀多突發(fā)等；最后是新型設(shè)備實(shí)現(xiàn)，50G PON系統(tǒng)相比10G GPON，需全新設(shè)備實(shí)現(xiàn)方案滿足新需求，適應(yīng)新效應(yīng)。

50G PON五大關(guān)鍵技術(shù)

張德朝介紹，基于以上分析，50G PON關(guān)鍵技術(shù)方案包含功率預(yù)算提升技術(shù)、多速率高速突發(fā)接收技術(shù)、多模共存技術(shù)、智能化協(xié)同技術(shù)等。

關(guān)鍵技術(shù)1：高功率預(yù)算收發(fā)。當(dāng)前50G PON光電器件技術(shù)已取得長足進(jìn)展，對稱50G速率可實(shí)現(xiàn)N1等級(jí)功率預(yù)算，針對C+等級(jí)功率預(yù)算，50G上下行方向分別在發(fā)射側(cè)和接收側(cè)尚面臨不同挑戰(zhàn)，還需要產(chǎn)業(yè)界共同繼續(xù)攻關(guān)。

例如，下行方向，當(dāng)入纖光功率超過10dBm，會(huì)激發(fā)SBS非線性效應(yīng)，導(dǎo)致功率預(yù)算劣化?？梢钥紤]的解決方向是擴(kuò)展發(fā)射機(jī)激光器線寬，提升SBS效應(yīng)閾值。上行方向，50Gb/s突發(fā)信號(hào)接收靈敏度約為-25dBm，未達(dá)到C+等級(jí)要求-25.7dBm?？梢钥紤]優(yōu)化APD器件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升光子吸收率和響應(yīng)度；或者采用鍺硅等新型材料APD，提升器件增益帶寬積和靈敏度。

關(guān)鍵技術(shù)2：oDSP技術(shù)使能上行多速率突發(fā)接收。50G PON應(yīng)用須支持25G和50G兩種上行速率，考慮到各個(gè)ONU傳纖距離不等，DSP需實(shí)現(xiàn)對不同上行速率、不同距離ONU信號(hào)損傷的快速均衡，以滿足32dB功率預(yù)算需求。下行方向，50Gbps為連續(xù)信號(hào)，ONU側(cè)只需通過輕量化DSP即可實(shí)現(xiàn)靜態(tài)信號(hào)的色散均衡；上行方向，OLT側(cè)DSP需要支持動(dòng)態(tài)多模，滿足對不同速率ONU信號(hào)損傷的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)均衡，利用來自MAC的突發(fā)先驗(yàn)信息輔助DSP內(nèi)均衡模塊的收斂，能夠滿足對不同速率ONU信號(hào)損傷的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)均衡。

關(guān)鍵技術(shù)3：多模MPM共存。GPON短時(shí)期內(nèi)不會(huì)全面退網(wǎng)，50G PON部署需考慮三代PON同端口共存，其中OLT側(cè)三模MPM Combo光模塊挑戰(zhàn)較大。當(dāng)前雖已實(shí)現(xiàn)小型化6波長WDM，但上行方向存在通道間串?dāng)_，導(dǎo)致約1dB靈敏度劣化。

另外，當(dāng)XG(S)-PON或50G PON ONU激光器在相鄰波長有較大噪聲分量時(shí)，在OLT接收端會(huì)導(dǎo)致GPON或50G PON靈敏度嚴(yán)重劣化。對此，張德朝提出兩個(gè)解決方案：一是在ONU發(fā)送端添加filter，過濾掉帶外噪聲；二是通過協(xié)同DBA控制，使問題10G、50G ONU與小功率GPON ONU三者在時(shí)域沒有交集。

關(guān)鍵技術(shù)4：低時(shí)延及網(wǎng)絡(luò)切片。從PON網(wǎng)元、PON線路、 PON組網(wǎng)三個(gè)層面系統(tǒng)性研制PON支持低時(shí)延及網(wǎng)絡(luò)切片方案；采用單幀多突發(fā)和消除靜默開窗，平均時(shí)延從158us降低至123us（優(yōu)化22%）；最大時(shí)延從443us降低至135us（優(yōu)化69%）。

關(guān)鍵技術(shù)5：光接入網(wǎng)智能化。光接入網(wǎng)直接面向用戶和業(yè)務(wù)，隨著用戶消費(fèi)升級(jí)，更豐富的接入對象、更高的業(yè)務(wù)體驗(yàn)以及多種異構(gòu)技術(shù)的協(xié)同對光接入網(wǎng)智能化提出需求?；诠鈱覱AM的50G PON+FTTR協(xié)同架構(gòu)打造新一代智能光接入網(wǎng)，一方面是感知能力，在OLT部署智能板，面向PON+FTTR增強(qiáng)業(yè)務(wù)感知和分析能力；另一方面是采集能力，PON和FTTR支持高精度數(shù)據(jù)采集。基于收集的業(yè)務(wù)KPI與網(wǎng)絡(luò)KPI構(gòu)建面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)調(diào)優(yōu)能力及流量預(yù)測；同時(shí)可以精準(zhǔn)業(yè)務(wù)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)端到端切片協(xié)同；以及精準(zhǔn)定位接入網(wǎng)故障，端到端運(yùn)維協(xié)同。

張德朝表示，當(dāng)前50G PON技術(shù)產(chǎn)業(yè)已取得長足進(jìn)展，2023年11月，中國移動(dòng)協(xié)同合作伙伴在江蘇移動(dòng)南京現(xiàn)網(wǎng)成功完成了全球首個(gè)對稱50G PON 固移接入應(yīng)用示范。后續(xù)希望產(chǎn)業(yè)界持續(xù)協(xié)同開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，加快核心器件突破，推進(jìn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟。

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