踔厉奋发,迈向全光万兆接入

发布时间:2023-11-22 作者:中兴通讯 王磊

        中国固定宽带接入从“光纤化”到“千兆全光”,再到“全光万兆”,分三个发展阶段,对应E/GPON10G PON,再到50G PON的技术演进。可以看出,目前PON商用发展遵循三条规律:商用大致周期为十年一代;新一代技术标准成熟时是当代技术的商用高峰期;新一代技术产业成熟导入期为3~5年。如果说2008—2018年是EPON/GPON的“黄金十年”,2018—2028年是10G PON的“黄金十年”,那么2028—2038年可能成为50G PON的“黄金十年”。2021—2023年是10G PON升级建设的高峰期,也是ITU-T 50G PON标准的成熟期,那么2023—2028年将是50G PON产业成熟和现网导入期。

 

标杆引领和行业发展综合驱动全光万兆接入

 

        网络演进不仅受运营商自身新业务发展需求和行业竞争驱动,在中国云、网、算、智、数等新基建政策引导下,光网宽带发展规模和能力成为评价数字经济和城市综合竞争力的重要指标。

        2023年9月,在数字北京建设暨2023(第二十届)北京互联网大会上,北京市通信管理局、北京市经济和信息化局联合发布了《“光网之都,万兆之城”行动计划(2023—2025年)》,率先以政策文件形式指明了深化“全光城市”的发展方向,扣响了“全光万兆”建设的发令枪。行动计划包括“鼓励开展50G PON技术创新,验证万兆FTTR解决方案,推进万兆终端规模商用”“鼓励开展万兆光网在工业互联网的试点验证和应用创新”等。具体包括:

        - 打造全光万兆全球样板。2023年在城市重点区域开展50G PON建设示范点,围绕园区、工业互联网场景开展应用创新;2024年在高价值社区开展50G PON试点,探索面向家庭的自然视角8K直播、裸眼3D等创新业务;2025年实现面向企业、家庭、工业场景的50G PON小规模部署。

        - 升级拓展全光企业。推动产业园区网络向全光万兆网络演进,试点50G PON部署,推广PON等全光专线+FTTR-B组网的一站式融合产品服务,支撑生产、办公、安防多网合一,提升园区智慧化水平,打造全光智慧园区标杆。

        - 引领全光家庭迈向万兆。进一步提升千兆光网家庭覆盖率和FTTR应用规模,加快推进10G PON升级换代,面向家庭提供超千兆服务;推进新建住宅、旧改小区的FTTR预部署;面向部分高价值社区部署50G PON,开展万兆家庭试点。

        - 引领全光乡村:发展FTTR,支撑居家网络直播、助农电商销售等,促进城乡一体化融合,振兴数字乡村发展。

        2023年10月,上海市政府发布了《上海市进一步推动新型基础设施建设行动方案(2023—2026年)》,提出了“新网络、新算力、新数据、新设施、新终端”五大方面三十项主要任务、十大示范工程以及七项保障措施,其中第一条就是构建泛在互联的高水平网络基础设施,推动5G移动通信网络和固定通信网络向“双万兆”探索演进。方案计划总投资1200亿元,并公示了包括上海四大运营商固定光纤网络建设工程在内的100个重点项目清单。

        当前,千兆光网10G PON端口比例普遍达到50%左右,发达区域达到70%左右。FTTH/FTTO千兆用户发展迅速,规模同比倍增,在宽带新增、续约用户中的占比超过60%,在近6亿光纤宽带用户中占比约25%。据统计,已有近30家省市运营商推出了2000M宽带业务。可见,随着千兆到户的全域普及、千兆到房间的爆发增长、2000M/3000M到户等宽带新标杆的发展,千兆光网升级到50G PON,尤其在用户密集区域和企业聚集地,势在必行。

        如表1、表2的PON口带宽规划模型分析,对于家庭场景,1000M/2000M宽带用户渗透率持续提升,在实装率达到40%~50%以上的区域,可以考虑率先开展50G PON升级部署。而对于楼宇、园区、工厂等局域内网场景,以太交换系统已经支持10G级接入、100G级汇聚带宽能力,而10G PON的工业PON系统仅支持1G/2.5G级接入、10G级汇聚带宽能力,迫切需要升级到50G PON来提升技术竞争力。

 

        从业务带宽的角度分析,传统业务以下行流量为主,因此中国运营商更关注下行带宽能力的升级,实际的上传网速普遍只有50Mbps左右。根据Ookla Speedtest intelligence2023年一季度亚洲12个国家和地区的网络测速数据统计排名,中国的下载网速处于前二,但上传网速仅列后三。随着在线直播、应用上云、云网融合、大模型智算、实时交互等业务模式的转型发展,对上行带宽能力的需求一触即发。当前广泛部署的非对称10G PON仅提供2.5Gbps以内上行带宽能力,未来上行流量业务的多元发展和规模应用将引发带宽需求数十倍增长,有可能越过对XGSPON(对称10G PON)的改造需求,成为助推50G PON升级的“外力”(50G PON可支持12.5G/25G/50G等级上行带宽能力)。

        此外从现网设备运行周期考虑,到2030年左右,运营商现网大量OLT在网运行将达到10~15年以上,进入产品更替阶段,如ZXA10 C300从2010年就开始大规模部署,这也是促进产品向50G PON升级换代的重要因素。

 

迈向全光万兆接入是一个升维和复杂的系统化工程

 

        全光万兆接入以50G PON、10G PON FTTR、Wi-Fi 7为核心技术特征,实现万兆到户/到企/到机器,满足未来超高速上网入云、8K视频、机器视觉、XR/元宇宙、数字化、人工智能、AIGC等新业务和全场景对网络底座的需求。

        现网50G PON的升级换代不是简单地遵从技术标准规范,或非一味追求技术领先性和功能性能的大而全,更重要的是达到“技术竞争力和TCO最优”两者之间的平衡,即大规模商用部署的性价比。针对发展需求和网络现状,确保工程部署的可行性和平滑兼容性;降低多代、多制式、多波长、多速率兼容和组合的复杂性,提升50G PON网络规划、开通、管理和维护的便易性,最大程度满足全网大规模部署的实用性。

        在OLT升级50G PON提供万兆到户能力的同时,还需要端到端协同来提升最终的带宽感知体验。FTTR主网关同步升级支持50G PON技术,主从网关互联技术从GPON向10G PON升级,Wi-Fi技术从Wi-Fi 6向Wi-Fi 7升级。Wi-Fi 7通过频谱和空间扩容、编码和协议机制增强优化,实现高带宽、广覆盖、多并发、低时延、低功耗、快切换等性能的全面升级。10G PON +Wi-Fi 7 FTTR能够保障2000M/3000M宽带进一步延伸到每一个房间,将万兆接入落实到用户感知和业务体验。

        中兴通讯多年来在PON系统产品上持续积累和进步,10G PON高密多模多合一芯片业界领先,在50G PON OLT研发上更是“苦练内功”,实现了50G PON高速突发和光功率等关键技术自主创新及芯片光模块等器件核心能力的突破。同时做好与之匹配的OLT产品平台,统筹考虑单板端口密度、槽位带宽能力、系统背板容量、交换容量、上联接口类型和规格等指标性能,保持业界领先。

        针对未来新生业务和场景拓展,对全光万兆接入不止于网络覆盖和带宽能力的升级需求,还前所未有地对广域性、实时性、互动性、开放性、可靠性等提出了更高要求。因此,需要更加全面和精确地考虑上下行带宽、时延、丢包、抖动、确定性等性能指标要求。中兴通讯精准50G PON融合精准和确定性技术,如全时隙化技术、端到端硬切片技术、多DBA(dynamic bandwidth allocation)技术、低时延PON(如固定时隙分配、端周期轮询、带外开窗)等技术。

        在“千兆全光”阶段,中兴通讯开始运用数智化技术手段,向“用户业务感知”运维和价值经营转变,初步形成面向用户和业务质量的测评方法和体系。包括升级虚拟云化和微服务化的架构平台,部署用户体验管理系统,增加OLT侧智能板,完善大数据采集分析方法,提升宽带品质和服务,探索精准营销的价值。在“万兆全光”阶段,将深化面向互联网管道和应用级的精细化、差异化的服务保障和增值能力;形成系统性、全网络、常态化和精细化的数据采集、分析和网络画像能力,以及更加自动化、智能化、数字化的管控能力,助力运营商实现跨网、跨域、跨专业、跨部门的高效融合和协同。

        “全光万兆”阶段还需要考虑云网融合、自智网络、未来网络等系统架构和未来网络层面的协同演进,中兴通讯呼吁业界重视和加强系统性研究,做好“高瞻远瞩”的宏观洞察和“高屋建瓴”的顶层设计,明确发展目标和演进路径。

 

        开启全光万兆接入新征程,中兴通讯秉承“行稳致远”宗旨,与江苏、湖南、上海、湖北、福建、广东、河北等省市三大运营商联合开展了50G PON+X的技术、业务和场景试点。未来2—3年是50G PON产业发力和小规模试商用的关键时期,中兴通讯将继续踔厉奋发,笃行不怠,携手运营商迈向万兆全光新时代。