千兆光接入网技术进展

1 总体 50GPON技术及进展 2 3 FTTR技术发展及实践 中国移动光宽带总体情况 中国移动光宽带服务于全球最多的用户，面向干兆提速和体验保障持续演进，打造家宽/企宽光底座，促进干兆光纤宽带网业协同发展 面向算力网络构建全光底座 面向算力网络赋予“双于兆的新内涵，构建基于400G和OXC的新一代光电联动全光网；同时，面向泛在算力接入，实现PON+FTTR协同等多种异构方式的敏捷接入 光网络是算力网络的重要基础和坚实底座 时延圈 以光为锚泛在入算 东数西算大动脉 打造骨干20mS、省域/区域5mS、城市1ms三级时延圈网络光接入网决定了入口时延 打造中心节点间全光高速直连链路枢纽节点间带宽向400G演进光接入网向50GPON演进 以入算光铺点为依托，打造资源池化能力，分场景差异化接入PON+FTTR协同等 面向算力网络光接入网技术发展趋势 干兆光接入网作为“连接+算力+能力的第一跳入口，需全面提升光接入网络的带宽、时延和确定性等网络基础能力，并融合网络感知和网络切片能力，支撑面向服务的差异化承载 关键技术能力 提升全光接入能力 大带宽+低时延，综合业务接入 增强全光干兆覆盖 ·光Wi-Fi组网，强管控，端到端电信级网络 引入智能协同 ·PON+FTTR协同，Telemetry秒采·感知网络+业务 总体 1 50GPON技术及进展 2 3 FTTR技术发展及实践 50GPON标准化与产业进展 随着对称速率50GPON标准22年底在ITU-T获得通过，标志着50GPON国际标准体系基本建立口50GPON产业链已取得长足进展，但系统关键指标尚无法完全满足要求，呼吁产业界针对核心光电器件及系统关键技术共同攻关，促进技术和产业进一步成熟 推进50GPON技术和产业成熟 ITU-T50GPON标准体系 当前样机主要问题 吞吐量 总体要求G.9804.1 联合样机研发 受限于突发电器件性能，上行25G速率吞吐量尚低于理论值20.5Gb/s ：于2021年、2022年持续联合华为、中兴烽火完成非对称50GPON样机研发和完善当前样机已初步具备大带宽、低时延特性为产业发展注入信心 物理层要求G.9804.3 功率预算 受限于光器件及DSP性能，下行5OG功率预算远低于N1等级，上行25G未未达到C+等级 协议层要求G.9804.2 现网试验 多速率兼容 ·当前样机上行方向不支持兼容25G/50G的TDM多速率接收 G.sup.PONslicing ·业界率先完成现网环境下的50GPON样机承载5G一体化小基站回传试验·验证50GPON样机多业务综合承载能力 多代共存 G.sup.PoNlatency ：当前样机暂不支持MPM，且波长方案为1300nm，不支持三代共存 50GPON关键技术：多代共存 口中国移动已部署全球最大GPON网络和网关，GPON短时期内不会退网，5OGPON部署需考虑三代PON同ODN共存，因此，未来部署50GPON重点考虑采用上行波长1286土2nm选 三模ComboMPM光模块 1286nm上行DML激光器 当前问题：波长间隔仅为2nm，对滤波器斜率要求非常高 当前问题： L.2.对于MPM封装方式，将6波长滤波器封装进QSFP光模块难度较大 1.样机所使用的DML激光器均为1300nm波段，且采用宽带波长选项 解决方索： 解决途径： 开发1286nm中心波长激光器，同时在ONU发射机中加入TEC制冷，控制激光器输出波长范围在4nm以内 优化光模块内WDM波分复用器件结构，提升性能同时减小体积 5OGPON关键技术：oDSP技术需求 口50GPON应用至少支持25G和50G两种上行速率但各个ONU传纤距离不等，需引入动态自适应的oDSP技术，实现不同上行速率、不同距离ONU信号的自适应均衡，满足C+等级32dB功率预算收发 技术可行性分析 oDSP技术需求 需求分析 业务需求分析 ：OFC2023文献：离线测试结果表明，采用动态自适应均衡DSP技术，可有效控制不同规格ONU上行色散代价TDEC在3.2dB以内满足标准要求（不大于5dB） 技术需求： ：后续25G上行将主要面向传统宽带场景，50G上行将主要面向高价值场景，二者均有需求 面向25G和50G上行速率，不同传纤距离下ONU，均能满足接收灵敏度要求，从而保证最低32dB功率预算系统部署要求 关键攻关点：如何通过动态自适应oDSP优化每个上行突发信号的均衡收敛时间达到最短 利用来自MAC的突发先验信息辅助DSP内均衡模块的收敛多模DSP中均衡器收敛应不对系统传输性能带来影响，例如吞吐量、时延/抖动等 技术需求分析 ·现网中需要解决高速信号带来的色散代价，而光纤色散代价取决于传输速率和传纤长度为满足上述需求，需要引入多速率自适应oDSP，实现现网多速率信号兼容且满足C+功率预算 存在问题： 采用非协同DSP均衡每个突发信号收敛时间长（~40ns），增加了额外上行突发开销 总体 1 50GPON技术及进展 2 3 FTTR技术发展及实践 FTTR技术发展需求 口为实现干兆连接提速和干兆服务体验保障，光接入网需通过延伸光网能力与Wi-Fi体验保障并举，面向最后一百米打造端到端干兆固网口FTTR架构标准已进入发布流程，业界正在协同加速推进FTTR物理层、协议层和光层OAM标准研制 口具备电信级管控能力 EMS运维能力可延伸至从设备RMS运维能力可延伸至从设备网络遥测一》网络智能 口具备电信级网络能力 干兆无缝覆盖，快速漫游·低时延承载·网络遥测 根据信通院数据显示运营商用户投诉原因分布：53%的投诉和家庭网络质量相关 FTTR架构 FTTR网络架构发展考虑 口面向2H/2B干兆宽带室内无缝覆盖，推进FTTH向FTTR演进，进一步延伸电信级干兆光接入网能力需统筹考虑两级P2MP架构的新型光接入网的数据面和管控面方案 光接入网从1级P2MP衍生为2级 须加速第2级P2MP(FTTR)技术方案收敛和标准化两级P2MP链路资源独立，DBA可两级分立流量逐级统计复用 两级网络须端到端光层集中管控 独立的管控通道，与数据通道隔离光纤接通即具备对两级光链路及对FTTR网元基本管理具备创建/设置/备份上层管理通道能力奠定PON+FTTR协同支持端到端网络切片基础 关键技术1：FTTR光层OAM需求及设计原则 口FTTR推动光接入网向两级P2MP架构演进，需围绕光接入网新架构构建电信级的光接入网端到端管控能力口FTTR光层OAM是基于P2MP光网络接口，实现电信级管控能力由FTTH向FTTR延伸的关键 光层OAM管理对象 光层OAM设计原则 光层OAM技术需求 01 构建电信级的光接入网端到端原生管控能力： 管控接口需网络原生，高可靠性口FTTR主从设备的管理支持百管和代管相结合口PON+FTTR协同调度，支持接入端到端网络切片 口FTTR网络光链路口FTTR主设备口FTTR从设备干兆光网端到端切片 -光纤接通即具备光链路及FTTR网元基本管理能力两级P2MP网络需集中管控和调度口独立的管控通道，与数据通道隔离 关键技术1：FTTR光层OAM技术及产业进展 口FTTR光层OAM技术方案已在22年完成原型系统验证，相关技术要求已在22年底完成CCSA标准立项，ITU-TSG15Q2和Q3也在热烈讨论当中，需业界共同协同，推进技术，标准和产业发展 技术研究及产业进展 22年联合华为/中兴/烽火基于光层OAM架构完成原型系统开发在北京、广东等4省份完成FTTR新技术现网试点测试，FTTR光层OAM架构及接口功能得到验证，技术方案效果符合预期FTTR光层OAM架构及技术方案发表在光通信顶级期刊/会议（JOCN2023/OFC2023），相关研究得到学术界认可 FTTR光层OAM纳管SFU技术要求： 口OLT直管SFU：可基于OMCI演进实现，直管消息需增加SFU的ID等信息，MFU可识别SFU直管消息，并可基于光层OAM消息寻址信息完成中继转发口OLT通过MFU建立直管SFU能力：可基于OMCI扩展实现，增加MFU下行光口 后续推进 Me接口纳管ComboFTTR/ONU，满足工作模式按需灵活可管可控协同推进光层OAM技术完善及标准化，开展协议一致性验证 下挂从设备信息等管理实体 [1] Dechao Zhang, Jinglong Zhu, et al, Fiber-to-the-Room (FTTR): A Key Technology for F5G and Beyond, vol.15 issue.9, JOCN 2023.[2] Jinglong Zhu, Junwei Li, et al., First Field Trial of FTTR Based on Native Management and Control Architecture for 5G Small Cell Backhaul, OFC 2023, Paper W2A.13 关键技术2：FTTR物理层技术发展 口FTTR功率预算分为Ra和Rb两个等级，其中Ra等级为0~18dB，Rb等级为13~28dB 口针对Ra等级需重新设计物理层器件方案与技术指标，针对Rb等级可复用GPON，1OGGPON产业链 口2.5GRa等级FTTR物理层方案及技术指标趋于收敛，2.5GRb、10GRa/Rb方案和指标仍需进一步讨论 2.5GRb 10GRa 2.5GRa 10GRb LD：上下行DFB：PD：下行PIN，上行待定有望基于2.5G超频实现口若上行发射功率-4~0dBm，主设备突发灵敏度最低-22dBm，若采用PIN接收有风险，需技术攻关PD方索需综合考虑性能与成本 ·LD：上下行DFB·PD：上行APD、下行PIN口可复用GPONclassB+产业链口主设备要求突发接收灵敏度-27.5dBm，采用APD（PIN突发灵敏度最低-23dBm）口从设备要求灵敏度-26.5dBm，采用PIN（PIN连续信号接收灵敏度最低-27dBm） ·LD：上下行DFB发射功率-4~0dBm，PD：上下行PIN，更低成本对称速率器件方案与技术指标已具备产业能力 挑战：攻克高性能PIN器件技术瓶颈，在满足功率预算的条件下，平衡器件能力及器件方案成本 关键技术2：FTTR多速率是否共存的考虑 面向新业务新场景的提速需求，FTTR可针对不同场景制定相应的速率升级方案，持续提升用户体验 口ToB：主设备下行光口可通过WDM方式，兼容低速率的从设备，解决实际部署升级问题 场景特点：家庭场景分路比小（多数场景1：3以内），FTTR从设备数量少·升级方案：FTTR系统整体更换升级，无需兼容低速率FTTR从设备。保障FTTR系统光+Wi-Fi协同性能最优 场景特点：政企场景分光比大，FTTR从设备数量多升级方案：主设备需兼容低速率FTTR从设备，各从设备可按需升级替换，但存在管控协议、WIFI协议一致性差，组网体验差的风险共存方式：WDM 关键技术3：FTTR数据链路层技术发展 需全新构建FR接口协设议：支持于兆光底座延伸到家庭网络内：同时基于P2MP架构的原生同步底座通过光+Wi-Fi的集中化融合调度打造光+Wi-Fi一张网，保障干兆Wi-Fi体验 FTTR数据链路层技术需求及能能力 FTTR需解决Wi-Fi组网干兆体验不稳定、管控能力弱等关键问题基于C-WAN架构实现光+Wi-Fi融合调度是关键： 口主设备对从设备Wi-Fi进行实时调度控制，确保空口有序协同口Wi-Fi调度依赖低时延管控通道，实现光和无线整网协同工作口注册开窗、DBA等功能和通用系统流程可相应裁剪 FTTR数据链路层顿结构可参考GPON顿结构设计，并新增Wi-Fi调度控制信令： 数