上篇文章（鏈接），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（歐洲電信標準化協(xié)會）推進了一套以 10G PON+FTTR、Wi-Fi 6、200G 光傳送 / 匯聚、OXC 等技術(shù)為基礎的固定通信網(wǎng)絡技術(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)進行打包，方便市場宣傳和推廣。
去年以來，整個通信行業(yè)都在討論基于 5G 的半代演進 ——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。
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 的代際標準以及關(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）的基礎上，又新增了三大特征（GAO、RRL、OSV）。如下圖所示：
按設想，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、米級精準感知、亞毫秒級時延和 L4 級自治網(wǎng)絡等一系列能力提升，能夠更好地滿足用戶的寬帶接入需求，進一步實現(xiàn)“Fibre to Everywhere（光聯(lián)萬物）”。
█ 50G PON 的標準演進
F5G-A 是一個非常重要的演進。而 50G PON，則是這個演進的關(guān)鍵使能技術(shù)。
接下來，我們看看 50G PON 的標準，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)界就一致認為，PON 技術(shù)需要向更高速率演進。
當時的演進思路有兩種，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)的標準制定，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)務接入網(wǎng)聯(lián)盟）和 ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標準分局）這邊。
XG (S)-PON 標準制定完成之后，F(xiàn)SAN 就很快啟動了 NG-PON2 的標準研究（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，時分復用 + 波分復用。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 系列標準，最終于 2015 年完成。
標準完成之后，這個方案卻沒有什么運營商采納。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)?；瘧茫琋*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，浪費錢和時間）。那么，最佳選擇，當然就是 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 系列標準進行立項，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 標準立項時，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 的標準，包括：G.9804.1 Amd1（需求）、G.9804.2（通用協(xié)議層）、G.9804.3（物理層標準）。
為了支持多代 PON 技術(shù)共存，ITU-T 還搗鼓了一個 G.9805 標準。
綜合起來，如下表所示：
和剛才那個表是對應的。G.hsp.TWDMpmd/ G.9804.4 是多波，國內(nèi)不涉及。
2021-2023 年，50G PON 標準陸續(xù)完成了研究和修訂。2023 年，ITU-T SG15 全會通過 G.9804.3 Amd.2，標志著 50G PON 國際標準體系已完成。
多代共存標準（G.9805）也在這期間基本完成，為不同代際向 50G-PON 的平滑演進奠定了標準基礎。（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。）
為了進一步增強 PON 的能力，還有兩個標準在推進中。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)標準方面，由 CCSA TC6 負責制定。
目前，50G PON 總體、物理層、TC 層等系列行標已發(fā)布，測試標準已立項，預計 2024-2025 制定；50G-PON 單模、10G / 50G 雙模行標已報批，G / XG (S)/50G 三模預期 2024-2025 制定。
總而言之，單波 50G PON（50G TDM PON）國際標準和國內(nèi)行業(yè)標準均已基本就緒，為產(chǎn)業(yè)鏈上下游全面推進商用創(chuàng)造了條件。
█ 50G PON 的應用場景
50G PON 帶來了萬兆的接入速度，那么，大家肯定會問，它的應用場景是什么呢？
目前來看，業(yè)界對 50G PON 的應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、學校、工廠、港口等。
學校的話，一個教室里有數(shù)十名學生，多人同時使用 VR 教學，會對接入帶寬產(chǎn)生需求。
醫(yī)院的場景更加復雜。除了傳統(tǒng)的數(shù)字病歷等以外，大帶寬網(wǎng)絡還有一些新的應用。
例如影像查看和數(shù)字閱片。醫(yī)院的影像設備數(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)務人員的數(shù)據(jù)查看和傳遞。
現(xiàn)在運營商們大力推動 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、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、自動化及人機交互等細分場景。這些細分場景對網(wǎng)絡的傳輸時延和安全可靠有著嚴格要求。
在工業(yè)領(lǐng)域，50G PON 可能會進一步推動光纖從日常辦公網(wǎng)絡走向生產(chǎn)管理網(wǎng)絡和生產(chǎn)現(xiàn)場網(wǎng)絡，并最終走向機器內(nèi)部連接。
它會帶來 FTTR 向 FTTM 的轉(zhuǎn)變。M 是 Machine，也就是機器。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 的商用進展
近年來，國內(nèi)運營商已經(jīng)針對 50G PON 技術(shù)進行了一些試點工作。
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，自動光學檢測）質(zhì)檢和工廠數(shù)字化管理業(yè)務場景。
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 固移接入應用示范。北京聯(lián)通完成 F5G-A 50G PON 創(chuàng)新應用驗證。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用。
2024-2025 年，50G PON 將進入商用起步階段。根據(jù)初步預測，大概在 2027 年左右，50G PON 才會進入大規(guī)模商用的階段。到 2030 年，會達到一個高峰。
根據(jù) Omdia 的預測，2024 至 2028 年期間，50G PON 端口出貨量將保持每年 200% 的復合年增長率，并在 2028 年成為主流寬帶技術(shù)。
Dell'Oro Group 也預測，從 2023 年到 2027 年，50G PON 設備總收入將從不到 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 標準 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 國際標準進展》，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)類應用場景白皮書》，中國聯(lián)通；
4、《50G-PON 技術(shù)和應用白皮書》，中國電信；
5、《50G PON 助力寬帶網(wǎng)絡從千兆邁向萬兆》，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)展與演進探討》，張德智，中國電信；
8、《50G-PON 關(guān)鍵技術(shù)與應用需求分析》，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)標準文件。
本文來自微信公眾號：鮮棗課堂 （ID：xzclasscom），作者：小棗君
廣告聲明：文內(nèi)含有的對外跳轉(zhuǎn)鏈接（包括不限于超鏈接、二維碼、口令等形式），用于傳遞更多信息，節(jié)省甄選時間，結(jié)果僅供參考，IT之家所有文章均包含本聲明。