50G PON，又有新進(jìn)展！

昨天那篇文章小棗君給大家介紹了寬帶技術(shù)從ISDN、xDSL到10G PON的發(fā)展歷程。

今天，我們來聊聊即將到來的新一代光纖寬帶技術(shù)——50G PON。

█ F5G和F5G-A

介紹50G PON之前，先說說F5G和F5G-A。

2020年2月，ETSI（歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）推進(jìn)了一套以10G PON+FTTR、Wi-Fi 6、200G光傳送/匯聚、OXC等技術(shù)為基礎(chǔ)的固定通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系，并將其命名為F5G，也就是第五代固網(wǎng)通信技術(shù)（The 5th generation Fixed?networks）。

F5G是固網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界向5G“抄作業(yè)”的產(chǎn)物。它簡化了代際命名方式，把一些技術(shù)進(jìn)行打包，方便市場宣傳和推廣。

老技術(shù)，換了新名字

去年以來，整個通信行業(yè)都在討論基于5G的半代演進(jìn)——5G-A。固網(wǎng)產(chǎn)業(yè)界這邊，也依葫蘆畫瓢，跟著搞了一個F5G-A，作為F5G的小代際演進(jìn)。

去年11月，ETSI正式發(fā)布《F5G Advanced Generation Definition（代際定義）》，明確提出了F5G-A的代際標(biāo)準(zhǔn)以及關(guān)鍵特征。

根據(jù)ETSI的說法，F(xiàn)5G-A在F5G已有三大特征（eFBB、FFC、GRE）的基礎(chǔ)上，又新增了三大特征（GAO、RRL、OSV）。如下圖所示：

F5G-A的六大特征

按設(shè)想，F(xiàn)5G-A可以帶來10倍帶寬、10倍光纖連接密度、10倍能效、6個9可靠性、米級精準(zhǔn)感知、亞毫秒級時延和L4級自治網(wǎng)絡(luò)等一系列能力提升，能夠更好地滿足用戶的寬帶接入需求，進(jìn)一步實現(xiàn)“Fibre to Everywhere（光聯(lián)萬物）”。

F5G的后續(xù)發(fā)布計劃（來自ETSI），也學(xué)3GPP搞Release了。

█ 50G PON的標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

F5G-A是一個非常重要的演進(jìn)。而50G PON，則是這個演進(jìn)的關(guān)鍵使能技術(shù)。

接下來，我們看看50G PON的標(biāo)準(zhǔn)，是如何誕生的。

之前的文章，我們講到了10G PON時代，也就是我們現(xiàn)在的千兆寬帶時代。

10G并不是PON技術(shù)的終點。早在2012年左右，業(yè)界就一致認(rèn)為，PON技術(shù)需要向更高速率演進(jìn)。

當(dāng)時的演進(jìn)思路有兩種，一種是提升單波長速率，另一種是采用多波疊加。

IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）率先采取了行動。他們搞了一個NG-EPON，在單根光纖上實現(xiàn)25G下行和10/25G上行，并支持和10G EPON兼容。25Gbps，通過多波長疊加和通道綁定技術(shù)，可以實現(xiàn)50Gbps甚至100Gbps速率。

2015年7月，IEEE啟動了25G/50G/100G EPON技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定，命名為IEEE 802.3ca。后來，考慮到100G難度太高，把它給刪掉了，只保留了25G和50G。

再看FSAN（全業(yè)務(wù)接入網(wǎng)聯(lián)盟）和ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)分局）這邊。

XG(S)-PON標(biāo)準(zhǔn)制定完成之后，F(xiàn)SAN就很快啟動了NG-PON2的標(biāo)準(zhǔn)研究（NG-PON1就是前面的10G PON，包括10G GPON和10G EPON），想要實現(xiàn)40G下行和40G/10G上行。

當(dāng)時，NG-PON2的主流備選技術(shù)方案包括：高速TDMA-PON、TWDM-PON、OFDM-PON和WDM-PON。

經(jīng)過分析和對比，2012年4月，F(xiàn)SAN確定采用TWDM-PON技術(shù)，作為NG-PON2的實現(xiàn)方案。

TWDM，就是TDM+WDM，時分復(fù)用+波分復(fù)用。TWDM-PON采用4/8波長疊加方式，單波長10G TDM，可以實現(xiàn)4×10Gbps速率。

這個方案，被ITU-T制定為G.989.x系列標(biāo)準(zhǔn)，最終于2015年完成。

標(biāo)準(zhǔn)完成之后，這個方案卻沒有什么運(yùn)營商采納。因為這種波長疊加的方式，會帶來可調(diào)諧光器件的高成本，而且，方案的系統(tǒng)成熟度也不夠。

后來，隨著高速率以太網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的迅速成熟和規(guī)?；瘧?yīng)用，N*10G的這種疊加架構(gòu)越來越不被看好。業(yè)界逐漸堅定了向單波高速率方向發(fā)展的決心。也就是說，不要“TDM+WDM”，只要“TDM”。

搞單波的話，100G的難度太大，25G的提升又不明顯（沒多久又要升級，浪費(fèi)錢和時間）。那么，最佳選擇，當(dāng)然就是50G。

2018年2月，在中國產(chǎn)業(yè)界的聯(lián)合建議下，ITU-T SG15 Q2正式對單通道50G TDM PON系列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行立項，命名為“G.HSP（G.Higher Speed PON）”，計劃2025年開始具備商用能力。

值得一提的是，諾基亞在25G上比較執(zhí)著。在ITU-T立項受阻后，他們跑去另立山頭，在2020年10月成立了25G對稱PON多源協(xié)議（25GS-PON MSA）。加入的企業(yè)也不少，其中不乏AT&T等大公司。

我們還是說回50G PON。

50G PON標(biāo)準(zhǔn)立項時，主要包括4個部分，如下表所示：

2021年4月23日，ITU-T SG15全會通過了50G PON的標(biāo)準(zhǔn)，包括：G.9804.1 Amd1（需求）、G.9804.2（通用協(xié)議層）、G.9804.3（物理層標(biāo)準(zhǔn)）。

為了支持多代PON技術(shù)共存，ITU-T還搗鼓了一個G.9805標(biāo)準(zhǔn)。

綜合起來，如下表所示：

和剛才那個表是對應(yīng)的。G.hsp.TWDMpmd/G.9804.4是多波，國內(nèi)不涉及。

2021-2023年，50G PON標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)完成了研究和修訂。2023年，ITU-T SG15全會通過G.9804.3 Amd.2，標(biāo)志著50G PON國際標(biāo)準(zhǔn)體系已完成。

多代共存標(biāo)準(zhǔn)（G.9805）也在這期間基本完成，為不同代際向50G-PON的平滑演進(jìn)奠定了標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。（50G PON支持10G EPON的兼容并存，有利于實現(xiàn)IEEE路線和ITU-T路線的歸一，對產(chǎn)業(yè)鏈有很大好處。盡管IEEE還是希望堅持自己的以太網(wǎng)路線，不被“收編”，但作為世界上最大的PON市場，中國產(chǎn)業(yè)力量的意志難以被違背。歸一到ITU-T路線，是大勢所趨。）

為了進(jìn)一步增強(qiáng)PON的能力，還有兩個標(biāo)準(zhǔn)在推進(jìn)中。一個是針對低時延的G.Sup.PONLatency，另一個是針對切片的G.Sup.PONSlicing。

國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面，由CCSA TC6負(fù)責(zé)制定。

目前，50G PON總體、物理層、TC層等系列行標(biāo)已發(fā)布，測試標(biāo)準(zhǔn)已立項，預(yù)計2024-2025制定；50G-PON單模、10G/50G雙模行標(biāo)已報批，G/XG(S)/50G三模預(yù)期2024-2025制定。

50G PON國內(nèi)行標(biāo)

總而言之，單波50G PON（50G TDM PON）國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均已基本就緒，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游全面推進(jìn)商用創(chuàng)造了條件。

█ 50G PON的應(yīng)用場景

50G PON帶來了萬兆的接入速度，那么，大家肯定會問，它的應(yīng)用場景是什么呢？

目前來看，業(yè)界對50G PON的應(yīng)用場景定義仍然集中在家庭寬帶、中小微企業(yè)、園區(qū)、工業(yè)等場景。

家寬的話，主要是滿足于8K（及以上）超高清視頻、AR/VR/XR、裸眼3D等需求。

一般來說，單個XR設(shè)備的連接帶寬不高（380Mbps左右），10G PON就夠用。采用50G PON，更多是針對多并發(fā)的需求，也就是多人同時使用XR設(shè)備。例如家里成員多人共同參與XR游戲互動。

中小微企業(yè)，主要是云桌面辦公、視頻會議、企業(yè)云盤等用途。國內(nèi)現(xiàn)在在推中小微企業(yè)數(shù)字化賦能專項行動，50G PON可以成為中小微企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型底座。

園區(qū)場景，例如大型企業(yè)、醫(yī)院、學(xué)校、工廠、港口等。

學(xué)校的話，一個教室里有數(shù)十名學(xué)生，多人同時使用VR教學(xué)，會對接入帶寬產(chǎn)生需求。

醫(yī)院的場景更加復(fù)雜。除了傳統(tǒng)的數(shù)字病歷等以外，大帶寬網(wǎng)絡(luò)還有一些新的應(yīng)用。

例如影像查看和數(shù)字閱片。醫(yī)院的影像設(shè)備數(shù)據(jù)量很大，包括多模態(tài)影像、介入式影像等。通過50G PON這樣的萬兆光網(wǎng)，可以有助于醫(yī)務(wù)人員的數(shù)據(jù)查看和傳遞。

現(xiàn)在運(yùn)營商們大力推動FTTR。以后，隨著接入帶寬的增加，可能會逐漸邁入FTTD階段。

D是Device，也就是說，光纖會直接接到用戶終端（例如臺式機(jī)、筆記本電腦、家電等）上，徹底消滅網(wǎng)線。

再就是工業(yè)制造場景，這個場景是目前50G PON發(fā)展的重點，主要針對數(shù)據(jù)采集、工業(yè)控制、自動化及人機(jī)交互等細(xì)分場景。這些細(xì)分場景對網(wǎng)絡(luò)的傳輸時延和安全可靠有著嚴(yán)格要求。

在工業(yè)領(lǐng)域，50G PON可能會進(jìn)一步推動光纖從日常辦公網(wǎng)絡(luò)走向生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，并最終走向機(jī)器內(nèi)部連接。

它會帶來FTTR向FTTM的轉(zhuǎn)變。M是Machine，也就是機(jī)器。它和剛才說的FTTD有些類似?，F(xiàn)在，還提出FTTThing的說法，光纖到萬物。

除了上述場景之外，將50G PON用于5G小基站的回傳承載，也成為一個選項（FTTCell，光纖到基站）。

如果允許1:64的分光比，8口50G PON線卡就可以支持512個5G小基站。如果按單口40Gbps，每個5G小基站1Gbps，那就意味著，50G PON單口可以滿足40個5G小基站的回傳需求。對于一般的樓宇室內(nèi)覆蓋來說，足夠了。

█?50G PON的商用進(jìn)展

近年來，國內(nèi)運(yùn)營商已經(jīng)針對50G PON技術(shù)進(jìn)行了一些試點工作。

2023年3月27日，中國電信研究院在江蘇永鼎光電子完成了行業(yè)首個50G-PON工業(yè)應(yīng)用試點，率先采用了50G-PON/XG-PON雙模全光技術(shù)，驗證了50G-PON在工業(yè)AOI（Automated Optical Inspection，自動光學(xué)檢測）質(zhì)檢和工廠數(shù)字化管理業(yè)務(wù)場景。

2023年11月，中國移動在江蘇南京現(xiàn)網(wǎng)成功完成了全球首個對稱50G PON固移接入應(yīng)用示范。北京聯(lián)通完成F5G-A 50G PON創(chuàng)新應(yīng)用驗證。北京電信完成試點工程驗證。

2024年3月，上海電信率先建成了F5G-A全球首個基于50G-PON的“萬兆云寬帶示范小區(qū)”，實現(xiàn)了萬兆接入終端按需即刻使用，可以提供3D光感知、3D/XR云直播、極致云交互等一系列應(yīng)用。

2024-2025年，50G PON將進(jìn)入商用起步階段。根據(jù)初步預(yù)測，大概在2027年左右，50G PON才會進(jìn)入大規(guī)模商用的階段。到2030年，會達(dá)到一個高峰。

根據(jù)Omdia的預(yù)測，2024至2028年期間，50G PON端口出貨量將保持每年200%的復(fù)合年增長率，并在2028年成為主流寬帶技術(shù)。

Dell'Oro Group也預(yù)測，從2023年到2027年，50G PON設(shè)備總收入將從不到300萬美元增長至15億美元。

順帶說一下，50G-PON的下一代，也就是B50G-PON（超50G PON）的ITU-T標(biāo)準(zhǔn)G.VHSP.sup（VHSP=Very High Speed PON），在2022年9月已經(jīng)立項了，目前處于早期推進(jìn)階段。

█ 最后的話

好啦，以上就是關(guān)于50G PON的基本介紹。

50G PON（F5G-A）的發(fā)展，離不開用戶需求的帶動。目前看來，50G PON和5G一樣，缺乏令人信服的爆款應(yīng)用場景，也談不上是非常剛需的技術(shù)。

相比5G，50G PON的最大優(yōu)勢在于成本。盡管它的成本會明顯高于10G PON，但比5G還是要低得多。通過和Wi-Fi 7進(jìn)行搭配，50G PON更容易為用戶提供低成本、高速率、低時延的互聯(lián)網(wǎng)接入能力，更容易被市場所接受。

50G PON到底能不能崛起，就讓時間來告訴我們答案吧。

下一期，我們來講講50G PON的關(guān)鍵技術(shù)，包括兼容并存方案、波長方案，以及光模塊技術(shù)創(chuàng)新等。敬請期待！

參考資料：

1、《高速PON和FTTR國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展》，劉德坤，華為；

2、《50G-PON技術(shù)白皮書》，中興；

3、《中國聯(lián)通50G PON園區(qū)類應(yīng)用場景白皮書》，中國聯(lián)通；

4、《50G-PON 技術(shù)和應(yīng)用白皮書》，中國電信；

5、《50G PON助力寬帶網(wǎng)絡(luò)從千兆邁向萬兆》，劉謙，信通院；

6、《50G PON發(fā)展筑基萬兆光網(wǎng)》，張德朝，中國移動；

7、《50G PON技術(shù)發(fā)展與演進(jìn)探討》，張德智，中國電信；

8、《50G-PON關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用需求分析》，邵巖，中國聯(lián)通；

9、《50G PON，開啟萬兆接入新篇章》，吳穎，中興通訊；

10、ITU-T、IEEE官網(wǎng)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)文件。