张德朝：面向算力网络构建新一代光接入网

目录 总体发展趋势 1 50G PON筑牢基础能力 2 3 FTTR提升千兆宽带覆盖 千兆光网高速发展支撑经济社会数字化转型 p千兆光网网络和用户高速增长，全国千兆用户数占比已达21.7%，千兆信息高速路初具规模，光网支撑作用逐步显现p产业政策驱动和新业务发展，持续推动千兆光网面向新架构、新业务和新体验向纵深发展，对光网高质量支撑提出新要求 《十四五新基建规划》《十四五数字经济规划》 带宽换体验带宽换时延带宽换算力 未来业务特征变化 “加快光纤到房间商用步伐”2022.7工信部141号文 “鼓励光纤到房间”2021.4工信部、住建部等16部门28号文 •宽带用户数已达6.17亿，增速放缓•千兆用户高速增长，已达1.34亿，占总用户21.7%•千兆网络10G PON端口数同步快速增长达2000w，半年净增约500w 算力网络光网先行 p中国移动锚定“世界一流信息服务科技创新公司”新定位，系统打造“5G+算力网络+智慧中台”新型信息基础设施，创新构建“连接+算力+能力”新型信息服务体系，力争实现“网络无所不达、算力无所不在、智能无所不及”，助力全社会提升运用新一代信息技术的效益和效率 千兆光接入网技术发展趋势 p千兆光接入网作为“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、时延和覆盖等网络基础能力，并融合网络感知和网络切片能力，构建面向算网服务的千兆入算光猫点 50G PON PON+FTTR+X 打造家庭和小微企业全光千兆覆盖 •基于C-WAN的全光Wi-Fi组网•PON+FTTR协同端到端切片•基于光层OAM集中化原生管控 目录 总体发展趋势 1 50G PON筑牢基础能力 2 3 FTTR提升千兆宽带覆盖 50G PON技术发展 p50G PON国际标准体系已基本建立，当前正处于样机研发阶段p50G PON系统相比10G GPON，需采取多项全新技术方案，以满足系统各项指标要求 50G PON关键技术：三模共存，ONU侧需引入TEC pGPON短时期内不会完全退网，50G PON部署需考虑三代PON同ODN共存，上行1286±2nm波长成为未来50G PON部署的重要选项 新器件：DML+TEC 挑战 挑战p传统ONU侧使用的DML激光器均为20nm宽带波长 方案 进展 ü在ONU发射机中加入TEC温控，控制激光器输出波长范围在4nm以内 50G PON关键技术：DSP技术 p50G PON应用须支持25G和50G两种上行速率，考虑到各个ONU传纤距离不等，DSP需实现对不同上行速率、不同距离ONU信号损伤的快速均衡，以满足32dB功率预算需求 上行方向 下行方向 •50G PON信号速率提升5倍，高速信号导致光纤色散损伤对信号的影响激增，引入DSP解决高速信号带来的色散代价 •50G PON上行存在两种速率ONU，不同传输速率和传纤距离的ONU信号带来的损伤大小各异，且上行是突发接收•单一模式的DSP无法针对不同速率ONU信号进行差异化补偿•OLT侧DSP需要快速切换模式，满足对不同速率ONU信号损伤的动态自适应快速均衡 •下行50Gbps为连续信号，ONU侧只需通过轻量化DSP即可实现静态信号的色散均衡 50G PON物理层：下行连续50Gb/s p50Gb/s速率下满足现网C+等级32dB功率预算挑战较大，当前已达到N1等级29dB，后续仍需开展关键技术攻关，进一步提升发射光功率与接收灵敏度p在OLT侧采用SOA，并基于LDPC实现FEC，后续基本可满足C+等级功率预算要求 OLT发送侧 ONU接收侧 •信号传输速率提升5倍，理论上将导致灵敏度恶化约7dB，为满足C+等级功率预算需求，需采用纠错能力更强的LDPC FEC码型•挑战：当前接收机灵敏度-22.5dBm，标准要求-24dBm •传统EML存在EAM饱和输出功率瓶颈，需在EML中集成SOA光放大器，进一步提升输出光功率•挑战：入纤光功率无法达到标准要求的8.5dBm，当前达到7.5dBm 方案： •优化SOA放大器驱动电流和掺杂浓度等指标，进一步提升增益同时降低噪声系数•降低SOA耦合插损 üLDPC FEC相比传统RS码型，可提升灵敏度约1.5dB ü当前FPGA版本50G PON样机未采用LDPC FEC 50G PON物理层：上行突发25Gb/s p上行25Gb/s突发信号目前已达到N1等级29dB功率预算，后续需继续提升接收灵敏度p25G突发电芯片当前产业链有待进一步成熟，需提升上行传输性能 ONU发射机要求发射光功率：5-9dBm消光比：>5dB C+等级光接口参数 OLT接收机要求接收灵敏度：-27.5dBm ONU发送侧 OLT接收侧 当前进展及问题： 技术进展： •优化25G APD耦合效率，提升光子吸收率，从而提升接收灵敏度达到-25dBm，但距离C+等级要求仍差2.5dB Ø去年25G DML输出光功率仅为4dBm左右，通过增大激光器驱动电流，光功率提升至>6dBmØ去年输出光信号消光比<4dB，通过自动增益控制等技术优化BM DML-Driver芯片结构，消光比提升至>5dB 方案1：采用LDPC FEC编解码，可提升~1.5dB接收灵敏度 方案2：继续提速锗硅APD性能，或进一步引入oDSP数字均衡技术，对残余色散和高速电缆引入的信号损伤进行补偿，进一步提升灵敏度性能 üONU侧技术初步满足C+等级要求 50G PON物理层：上行突发50Gb/s p50Gb/s速率上行方向C+等级功率预算的光接口参数国际标准尚未明确，50G ONU发射光功率挑战较大，希望尽可能将复杂度和成本集中在OLT局端 标准进展 ONU发送侧 当前主要瓶颈：50Gb/s突发信号相比连续信号，灵敏度挑战更大，当前技术水平难以实现-25.7dBm接收灵敏度 解决方向2：APD+DSP OLT接收侧 1.采用新型结构和材料的50G APD，提升光子吸收率及增益2.优化DSP均衡算法，提升信号损伤补偿能力，并结合LDPCFEC进一步提升接收灵敏度 目录 总体发展趋势 1 50G PON筑牢基础能力 2 3 FTTR提升千兆宽带覆盖 FTTR总体需求及关键技术 p集中管控、千兆无缝覆盖、协同组网是FTTR三大核心要求，需进一步推进基于光层OAM网络架构和协议层等关键技术攻关和标准化 延伸FTTH光底座能力 •PON的光层OAM管控能力延伸到家庭内部•通过光纤延伸实现千兆网络能力无缝覆盖 协同组网提升体验 •PON+FTTR协同，实现固网端到端切片•光+WLAN协同，实现WiFi组网可调度，增强千兆Wi-Fi体验 FTTR协议层 FTTR标准进展 pFTTR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 p国际标准G.FIN-SA和行标FTTR总体待发布 pFTTR物理层和数据链路层重要内容基本达成一致，有望今年完成，国际标准同步推动 pFTTR光层OAM机制已在SG15 Q2和Q3热烈讨论当中，OLT协同管控FTTR技术方案成为技术发展热点 关键技术1：FTTR光层OAM需求 pFTTR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光接入网端到端集中管控能力pFTTR光层OAM是基于P2MP光网络接口，实现管控能力由FTTH向FTTR延伸的关键 基于OMCI协议演进，最大化复用MEs，简化OLT-FTTR的OAM协议互通性 OAM通道由OLT-MFU-SFU两段组成，应隔离于数据通道，并具备最高优先级 pOLT与MFU之间，可复用OMCC通道，或1:1/1:N创建新的xGEM-Port。前者更节约PON链路层资源pMFU与SFU之间，可复用OMCC通道，或参考/复用FTTR C-WAN架构引入的WMCC通道。前者更利于OLT与MFU对SFU的协同管控 16p考虑在OMCI消息头中引入SFU端口信息，OLT可复用MEs采用类ONU方式直接管控到SFUpMFU针对OLT与SFU之间的OAM消息，在两段OAM通道间做中继转发pOLT侧基于MFU和SFU的MIB，可还原出FTTR MIB，简化OLT-FTTR的OAM互通 关键技术1：FTTR光层OAM技术/产业/标准进展 pFTTR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-T SG15 Q2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 产业 •光层OAM架构及接口协议设计已基本完成，并制定企业标准•已启动光层OAM二阶段技术研究，进一步丰富接口功能 •22年完成光层OAM行标立项•联合业界加速光层OAM行标制定•推动光层OAM技术方案在ITU-T标准化 •联合华为/中兴/烽火/诺基亚等厂商开发光层OAM原型系统，完成实验室及现网试点测试，功能符合预期•OLT与FTTR基本实现光层OAM接口互通解耦 关键技术2：FTTR物理层技术发展 p2.5G和10GRa FTTR可采用DML+PIN的收发技术方案 p2.5G Rb FTTR可复用GPON技术和产业 p10G Rb FTTR技术指标要求还需进一步探讨，同时关注2.5G超频实现10G FTTR的技术方案 Ra等级：0～18dBRb等级：13～28dB 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 pToB：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 ToH：FTTR速率升级方案 ToB：FTTR速率升级方案 l场景特点：政企场景分光比大，FTTR从设备数量多l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l共存方式：WDM l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l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 关键技术3：FTTR数据链路层技术进展 pFTTR协议层将参考复用GPON/XGS-PON协议，增加WLAN协同调优管理通道以及OMCC通道承载光层OAM消息能力 新增WMCC通道 复用GPON帧结构设计 支持对称2.5G速率 扩展OMCC通道承载能力 •低时延管控通道，实现光和无线整网协同工作•加速收敛WMCC帧结构设计方案，推进能力成熟 •数据链路层可灵活支持对称/非对称多速率2.5G，并支持多速率共存 •2.5G FTTR参考GPON帧结构设计•10G FTTR参考XGS-PON帧结构设计 •支持主从设备间的OMCI协议•支持OLT直管从设备的光层OAM消息 关键技术4：Combo FTTR理念及架构 基于千兆宽带网业端协同发展理念，中国移动提出Combo FTTR技术方案，1代FTTR系统可支持按需随选接入2代PON局端，满足用户无感持续升级带宽 适配局端发展千兆 复用成熟产业链 光层OAM可管可控 21l器件产业链较成熟，可复用ComboOLT、GPON及10G PON BOSA产业链l未来向更高集成度、更小尺寸、单板及器件组装过程更简单的方向演进 l根据网络规划情况、局端OLT升级需求和用户业务SLA要求，OLT通过Me接口远程管控上联接口工作模式 lGPON、10G PON协同发展千兆宽带，满足家宽、企宽和小微企业组网需求lGPON、10GPON覆盖区域均可发展FTTR业务 关键技术4：Combo FTTR关键技术 p已基于光层OAM实现对ComboFTTR上联接口的工作模式远程管控，支持按需动态调整 pCombo FTTR器件产业链较