50G PON應用展望

  隨著千兆光網絡的逐步建設和普及，基于10G PON技術的千兆光接入網部署速度加快。10G PON網絡具備更高帶寬、融合共存、平滑升級等特點，同時具備向下一代PON可持續(xù)演進的能力。在下一代PON技術布局上，業(yè)界已經普遍認可將下一代光接入網帶寬提升至50Gbps。ITU/FSAN在考慮了家庭用戶、企業(yè)用戶、移動前傳/后傳等場景需求情況下，形成了對下一代PON的技術需求，聚焦單通道速率為50Gbps的50G PON技術。

  50G PON技術標準進展

  2018年，ITU/FSAN啟動了基于單波長50G PON標準的制定工作，命名為G.HSP（G.Higher Speed PON）。

  2019年，50G PON的總體需求G.9804.1發(fā)布，明確了單波長TDM PON架構，以及上下行速率組合，此外，50G PON需要滿足與10G PON以及存量ODN的共存平滑演進。

  2021年，ITU-T 50G PON系列標準正式發(fā)布，系列標準包括：總體需求標準修訂G.9804.1 Amd1、通用協(xié)議層標準G.9804.2，以及物理層標準G.9804.3。這標志著50G PON已經完成基礎功能的標準化，為下一步的產品研發(fā)和解決方案落地驗證奠定了基礎。

  50G PON技術特點

  50G PON采用單纖雙向傳輸，下行TDM時分復用，上行TDMA時分多址接入，實現(xiàn)OLT和ONU之間的點到多點通信。其關鍵技術包括波長選擇、線路編碼、線路速率、FEC糾錯技術、Common TC（Transmission Convergence）技術、PHY層器件等方面。50G PON標準相對于10G PON提供4倍以上的接入帶寬、更好的業(yè)務支持能力（大帶寬、低時延、低抖動）、網絡保護/安全，以及支持10G PON的共存和平滑演進，并盡可能兼容已有的ODN網絡。

  · 線路速率

  ITU-T已經明確50G-PON速率要求，支持對稱、非對稱不同速率組合；下行1個速率，上行速率有4種線路速率可選。

  · FEC糾錯技術

  50G PON線路速率提高后，接收機靈敏度下降，需要提高收發(fā)機性能才能重用已經大量部署的ODN網絡。為了降低高速光器件指標要求，50G PON引入LDPC（Low Density Parity Check，低密度奇偶校驗）編解碼方案進行FEC的前向糾錯。

  · Common TC技術

  為了更好地支持低時延，50G PON主要通過專用激活波長（DAW）、CoDBA和減小分配周期等方式來實現(xiàn)低時延。通過專用激活波長技術，避免了在50G PON上行波長上開放安靜窗口，取消了因安靜窗口帶來的時延；CoDBA協(xié)作DBA，OLT通過上層設備獲知ONU的上行業(yè)務發(fā)送需求，提前將帶寬分配給ONU，使得業(yè)務數據在ONU的緩存時間盡量少；每個T-CONT在125μs周期內可以配置多個突發(fā)幀，減小ONU獲得帶寬分配的時間間隔，從而降低業(yè)務數據在ONU的緩存時間。

  · PHY層器件

  50G PON PHY層器件主要包括光發(fā)射組件、光接收組件、激光器驅動器LDD，突發(fā)TIA以及時鐘恢復芯片CDR等關鍵光電器件。OLT光發(fā)射器件可采用EML（Electro-absorption Modulated Laser）、集成SOA（Semiconductor Optical Amplifier）EML器件等，光接收器件可采用APD（Avalanche Photodiode）、集成SOA PIN器件，ONU驅動器需要支持突發(fā)功能，接收不需要突發(fā)時鐘恢復BCDR，OLT接收需要突發(fā)模式的時鐘恢復。高速光信號的傳輸損傷需要采用專用的DSP進行補償恢復。

  50G PON應用場景

  50G PON是接入網能力的全面提升，實現(xiàn)了大帶寬、低時延保障和通道化能力的全面提升，是面向多應用場景、具備差異化承載能力的新型接入底座（見圖1）。

  · 家庭超高寬帶業(yè)務接入

  家庭業(yè)務流量持續(xù)增長，同時用戶更加追求業(yè)務體驗，對寬帶業(yè)務接入的帶寬、時延都提出了更高的要求；云VR、云辦公、在線游戲、在線教育及智慧家庭等業(yè)務層出不窮，如云VR/游戲，追求沉浸式業(yè)務體驗，是典型的大帶寬（200Mbps~4Gbps）、低時延（10~5ms）業(yè)務，50G PON提出的多種低時延解決方案，能夠滿足此類業(yè)務的需求。

  · 高質量的企業(yè)/園區(qū)信息化建設

  50G PON可以提供接近50Gbps的接入帶寬，可以廣泛用于企業(yè)專線接入、園區(qū)網/校園網的信息化建設，構建一根光纖、一個網絡即可滿足所有業(yè)務接入需求。50G PON具備增強的低時延、通道化保障能力，可以為企業(yè)、工業(yè)智能化領域提供低時延、確定性的接入網絡能力，助力企業(yè)信息化轉型。

  · 移動承載/Wi-Fi回傳的新選擇

  50G PON移動承載（基站的回傳、中傳）在功耗、尺寸、成本方面具備優(yōu)勢，可以實現(xiàn)100μs時延，滿足移動對回傳網絡的技術指標要求。隨著Wi-Fi 6的普及，Wi-Fi網絡已經由百兆向千兆覆蓋快速演進，新一代Wi-Fi 7也將很快進入商用，帶寬及性能得到進一步的提升。Wi-Fi網絡的快速發(fā)展，對Wi-Fi網絡的回傳接入也提出更高的要求，50G PON的大帶寬，可以提供接近50Gbps的對稱帶寬，契合Wi-Fi網絡高速回傳的需求。

圖1   50G PON應用全場景

  隨著50G PON系列標準的發(fā)布，相關關鍵技術及產業(yè)鏈也在逐漸成熟。中興通訊在2022年發(fā)布了業(yè)界首款支持50G PON和Wi-Fi 7的ONU原型機。未來在國家大力推動數字經濟新基建的大背景下，50G PON將會在全業(yè)務場景中得到廣泛應用，成為數字經濟的新底座。

  作者：中興通訊 陳偉