PON+，F5G技術(shù)創(chuàng )新和商業(yè)實(shí)踐

  全球寬帶接入光纖化加速，中國引領(lǐng)千兆新階段

  過(guò)去10年，全球固定寬帶用戶(hù)規模增長(cháng)了10倍，由2011年的0.77億增至2020年的7.33億，其中FTTx用戶(hù)占比由2011年的13.2%增至2020年的58.6%(源自Omdia 2020年數據)?！皩拵е袊睉鹇詫?shí)施以來(lái)，我國光纖寬帶接入實(shí)現超越發(fā)展，建成全球規模第一的光纖寬帶網(wǎng)絡(luò )，工業(yè)和信息化部2021年4月數據顯示：我國固定寬帶接入用戶(hù)突破5億，其中FTTH/O用戶(hù)占比達94%，百兆普及率約91%。光纖寬帶接入網(wǎng)絡(luò )和水、電、煤氣一樣，成為人們生活不可或缺的基礎設施。我國從銅線(xiàn)接入的追隨者躍升為光纖接入的領(lǐng)導者。

  固定寬帶接入的光纖化和基礎設施化有力支撐了社會(huì )發(fā)展，并積極促進(jìn)經(jīng)濟增長(cháng)。根據Omdia2020年全球光纖發(fā)展報告，家庭寬帶滲透率每增加10%，促進(jìn)GDP增長(cháng)0.25%~1.5%，接入速率翻番則再增長(cháng)0.3%。我國寬帶接入大提速的同時(shí)大降費，中國信通院《中國寬帶發(fā)展白皮書(shū)(2020年)》指出，我國家庭用戶(hù)月均寬帶支出較6年前下降35%以上，中小企業(yè)寬帶和專(zhuān)線(xiàn)平均資費較2年分別下降近37%和29%，總體保持全球較低資費水平。

  2021年3月，工業(yè)和信息化部發(fā)布“雙千兆”網(wǎng)絡(luò )協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計劃(2021—2023年)，按下了接入千兆化和寬帶網(wǎng)絡(luò )升級的加速鍵，明確2023年實(shí)現城市家庭千兆光纖網(wǎng)絡(luò )覆蓋率超過(guò)80%，10G PON端口占比達到25%，500Mbps及以上用戶(hù)占比達到25%;并提出“雙百”目標，即建成100個(gè)千兆城市，打造100個(gè)千兆行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)標桿工程。當前我國500Mbps及以上用戶(hù)規模已超過(guò)一千萬(wàn)。

  2020年2月，ETSI(歐洲電信標準協(xié)會(huì ))發(fā)起成立了面向固網(wǎng)的F5G研究組織和標準體系，致力于研究固定寬帶網(wǎng)絡(luò )的代際演進(jìn)和長(cháng)期發(fā)展。F5G提出從全光連接FFC(Full-Fibre connection)、增強型固定寬帶eFBB(Enhanced Fixed Broadband) 、可保證與可靠體驗GRE(Guaranteed Reliable Experience)三個(gè)應用場(chǎng)景定義第五代固定網(wǎng)絡(luò )，圍繞10G PON和Wi-Fi 6等核心技術(shù)升級應用，推動(dòng)從光纖到戶(hù)邁向光聯(lián)萬(wàn)物。F5G目前有包括中興通訊在內的64家會(huì )員參與，“中國籍”會(huì )員是F5G最為核心和活躍的成員。

  深入家庭光纖化，構筑數字家庭堅實(shí)底座

  實(shí)現千兆價(jià)值，僅千兆光纖到戶(hù)是遠遠不夠的，最終目標是保證用戶(hù)使用4K/8K視頻、云VR、智慧家庭等千兆業(yè)務(wù)時(shí)的真實(shí)體驗。家庭網(wǎng)絡(luò )是實(shí)現千兆體驗和千兆價(jià)值的關(guān)鍵。

  當前，家庭網(wǎng)絡(luò )還存在諸多瓶頸。如90%以上存量的百兆和老舊光貓亟需升級換代;Wi-Fi路由器向Wi-Fi 5、Wi-Fi 6迭代速度快，而80%家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)貨仍為Wi-Fi 4，僅支百兆速率，可能成為Wi-Fi瓶頸;家庭網(wǎng)絡(luò )中很大比例為四芯5類(lèi)線(xiàn)，僅支持100Mbps以下速率，且根據市場(chǎng)抽查結果，市場(chǎng)上超50%的網(wǎng)線(xiàn)質(zhì)量不合格，某運營(yíng)商省份調研數據顯示，一半的家庭內部網(wǎng)線(xiàn)可傳輸速率低于200Mbps;此外，還普遍存在房間內無(wú)布線(xiàn)和部署難、設備布放位置不佳、忙時(shí)受鄰居同頻設備干擾嚴重等問(wèn)題。

  針對以上問(wèn)題，中興通訊推出家庭全光纖布線(xiàn)組網(wǎng)HOL(Home Optical LAN)方案，該方案是構建未來(lái)家庭網(wǎng)絡(luò )的最佳選擇。光纖到家變成光纖在家，通過(guò)暗管/空管穿纖、微型線(xiàn)槽、隱形光纜等工程方案將光纖鋪設到每一個(gè)房間，配合10G PON和Wi-Fi 6全光家庭網(wǎng)關(guān)和Wi-Fi 6光路由器的Mesh化部署，實(shí)現1小時(shí)施工，20年使用。目前中興通訊HOL全屋光纖組網(wǎng)方案已成熟商用，HOL產(chǎn)品已迭代至第二代，在20省市開(kāi)展試點(diǎn)，并助力運營(yíng)商發(fā)布三千兆融合套餐產(chǎn)品。

  PON+技術(shù)創(chuàng )新和能力增強，筑基行業(yè)和園區數字化

  追根溯源，PON技術(shù)之所以能在家庭寬帶場(chǎng)景取得巨大成功，和其技術(shù)特點(diǎn)密不可分?；诠饫w介質(zhì)的光通信技術(shù)在傳輸距離、帶寬速率、系統容量、交換能力、單位能耗、環(huán)境適應性和抗電磁干擾等各方面具備優(yōu)越性和長(cháng)期潛力。而PON技術(shù)是光通信技術(shù)體系和ITU-T標準體系的重要一員，具備“光的基因”，同時(shí)適應“以太”環(huán)境，并借助無(wú)源、P2MP拓撲等差異化特性脫穎而出，成為光接入網(wǎng)的代名詞。

  面向行業(yè)和園區場(chǎng)景應用，PON仍然具備綜合優(yōu)勢。首先，組網(wǎng)架構簡(jiǎn)單，光纖和波長(cháng)占用少，具備多業(yè)務(wù)融合接入能力;第二，具備資源覆蓋廣泛、靈活快捷、抗電磁干擾性、高低溫適應性，防水防爆、穩定可靠、綠色節能等工程部署優(yōu)勢;第三，具備易用易維優(yōu)勢，開(kāi)通和運維系統化自動(dòng)化程度高;第四，經(jīng)過(guò)十多年大規模成熟商用積累，具有專(zhuān)業(yè)人力資源和經(jīng)驗技能優(yōu)勢;第五，我國的PON產(chǎn)業(yè)已做到全球領(lǐng)先和自主可控。

  工信部“雙千兆”網(wǎng)絡(luò )協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計劃(2021—2023年)提出打造100個(gè)千兆行業(yè)虛擬專(zhuān)網(wǎng)標桿工程，鼓勵基礎電信企業(yè)結合行業(yè)需求，在工業(yè)、交通、電網(wǎng)、教育、醫療、港口、應急公共服務(wù)等典型行業(yè)開(kāi)展千兆虛擬專(zhuān)網(wǎng)建設。

  面向行業(yè)和園區應用，PON技術(shù)也面臨更高能力挑戰。首先是確定性低時(shí)延要求：行業(yè)VR應用、工業(yè)操控、機器視覺(jué)、5G小基站及基于云的實(shí)時(shí)強交互業(yè)務(wù)應用相比傳統上網(wǎng)等業(yè)務(wù)要求時(shí)延降至1/10，從原100ms級降低至10ms級，并且要求高精度時(shí)鐘傳遞、高同步性和低抖動(dòng)，即確定性要求;第二是安全可靠性要求：和互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入場(chǎng)景不同，在專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)場(chǎng)景普遍要求冗余組網(wǎng)保護、業(yè)務(wù)隔離專(zhuān)屬保障及業(yè)務(wù)和數據不出園區的本地化處理。

  為此，中興通訊提出PON+理念，對F5G標準體系進(jìn)行全面具體的詮釋?zhuān)⑶疫M(jìn)行系統化的技術(shù)創(chuàng )新，實(shí)現覆蓋、確定低時(shí)延、算力、安全可靠性和虛擬化等能力的全面增強(見(jiàn)圖1)。

圖1 PON+，F5G技術(shù)創(chuàng )新和能力增強

  - PON+覆蓋增強

  10G PON+HOL+Wi-Fi 6 Mesh增強家庭覆蓋;POL無(wú)源光局域網(wǎng)和ODN預端接增強行業(yè)和園區覆蓋;室外一體化OLT和PRU(PON Remote Unit)增強不確定性和碎片化覆蓋。

  - PON+低時(shí)延增強

  中興通訊首創(chuàng )低時(shí)延PON，通過(guò)對PON標準機制的改進(jìn)，實(shí)現1:32分光比20km上行最大時(shí)延穩定降低80%+;并進(jìn)一步通過(guò)在TDM PON網(wǎng)絡(luò )中引入WDM技術(shù)提供確定極致低時(shí)延。Wi-Fi 6 Smart QoS優(yōu)化Wi-Fi時(shí)延，實(shí)測游戲時(shí)延降低70%;Mesh ZSR算法優(yōu)化實(shí)現Wi-Fi漫游切換的穩、準、快。

  - PON+算力增強

  中興通訊首創(chuàng )OLT內置輕量級刀片，具備通用開(kāi)放能力，采用X86和NP算網(wǎng)一體架構，實(shí)現接入+路由+計算3合1功能，具備L3路由組網(wǎng)和本地分流能力;可靈活快捷部署，提升空間供電利用。圍繞業(yè)務(wù)質(zhì)量和用戶(hù)體驗提升，已實(shí)現OLT內置CDN，視頻內容下沉;OLT內置MEC，本地化應用加速;OLT內置A-SA(Access service Analysis)接入業(yè)務(wù)質(zhì)差分析和主動(dòng)運維等應用。

  - PON+安全可靠性增強

  方案提供ERPS、Type D及手拉手組網(wǎng)保護和全冗余能力。內生的鏈路層密鑰和加密機制，上行瞬時(shí)獨享的時(shí)隙分配機制，及設備注冊認證機制等;提供自主研發(fā)芯片、自主品牌光模塊、軟件系統等，確保底層安全。

  - PON+虛擬化增強

  順應網(wǎng)絡(luò )SDN/NFV演進(jìn)和云網(wǎng)融合發(fā)展趨勢，增強PaaS、Netconf/Yang、Slice、Telemetry等能力。

  F5G應用實(shí)踐

  中興通訊不僅大力倡導PON+技術(shù)能力筑路F5G，同時(shí)也在積極踐行F5G的商業(yè)成功之路，全面參與全光社區、全光園區、全光校園、全光工廠(chǎng)等建設。目前中興通訊的全光接入方案已有企業(yè)園區、高校、普教、醫院、政務(wù)、智造等500多個(gè)成功應用案例。

  低時(shí)延PON在蘇州現網(wǎng)固移融合及小基站接入場(chǎng)景成功驗證;OLT一網(wǎng)多用在銀川探索“全光智慧社區”基礎網(wǎng)絡(luò )建設新路，該項目工程綜合造價(jià)降低75%，OLT端口利用率提升9%;OLT內置Access CDN幫助舟山海島用戶(hù)改善視頻體驗;POL+OLT內置MEC幫助中通客車(chē)構建固移融合的智能網(wǎng)聯(lián)公交和5G無(wú)人遠程駕駛園區，UPF本地化分流80%，自動(dòng)駕駛輔助，時(shí)延降低90%+，車(chē)路協(xié)同，高清地圖實(shí)時(shí)同步;PON+Wi-Fi覆蓋增強在重慶構建有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)一網(wǎng)通校園網(wǎng)，一纖一機多戶(hù)，統一賬號認證漫游，并助力廣西、安徽、山西等多地智慧教育;工業(yè)PON和POL幫助“堅強電網(wǎng)”和“智能工廠(chǎng)”構建新型的企業(yè)內部和生產(chǎn)現場(chǎng)基礎網(wǎng)絡(luò )。

  中興通訊持續深入思考PON+ToB的競爭優(yōu)勢和商業(yè)模式。首先，我們建議發(fā)揮PON相比以太網(wǎng)的技術(shù)工程優(yōu)勢，加快傳統的企業(yè)以太網(wǎng)絡(luò )向新型的POL全光局域網(wǎng)升級演進(jìn)。相比以太網(wǎng)，PON產(chǎn)業(yè)自主能力更強，技術(shù)門(mén)檻更高，合作生態(tài)更集聚，商業(yè)鏈條更短。其次，建議參考家庭千兆全融合業(yè)務(wù)模式，打造面向企業(yè)的城域/廣域專(zhuān)線(xiàn)+5G+POL雙專(zhuān)網(wǎng)+云和MEC的全融合網(wǎng)絡(luò )和全融合業(yè)務(wù)模式。

  展望未來(lái)，我們堅信光纖接入將更加基礎設施化。我們愿攜手運營(yíng)商，以光聯(lián)百業(yè)為愿景，構筑全社會(huì )數字經(jīng)濟的F5G底座，將PON的成功延續到下一個(gè)10年。