Nouvelle génération de technologie haut débit par fibre optique - 50G PON

Dans le dernier article (lien), Xiao Zaojun vous a présenté l'historique du développement de la technologie haut débit, du RNIS, du xDSL au 10G PON.

Aujourd’hui, parlons de la nouvelle génération à venir de technologie haut débit par fibre optique – 50G PON.

█ F5G et F5G-A

Avant de présenter le 50G PON, parlons de F5G et F5G-A. En février 2020, l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute) a promu un système technologique de réseau de communication fixe basé sur 10G PON+FTTR, Wi-Fi 6, transmission/agrégation optique 200G, OXC et d'autres technologies, et l'a nommé It's F5G, qui est la technologie de communication sur réseau fixe de cinquième génération (les réseaux fixes de 5e génération). F5G est le produit du « travail de copie » de l’industrie des réseaux fixes vers la 5G. Il simplifie la méthode de dénomination intergénérationnelle et regroupe certaines technologies pour faciliter le marketing et la promotion.

Une ancienne technologie avec un nouveau nom

Depuis l'année dernière, l'ensemble du secteur des communications discute de l'évolution d'une demi-génération basée sur la 5G - 5G-A. L’industrie des réseaux fixes a également emboîté le pas et a créé le F5G-A comme une petite évolution intergénérationnelle du F5G. En novembre de l'année dernière, l'ETSI a officiellement publié la « Définition de génération avancée F5G », proposant clairement les normes intergénérationnelles et les fonctionnalités clés du F5G-A. Selon l'ETSI, F5G-A ajoute trois nouvelles fonctionnalités (GAO, RRL, OSV) aux trois fonctionnalités existantes du F5G (eFBB, FFC, GRE). Comme le montre la figure ci-dessous :

Six caractéristiques majeures du F5G-A

Il est prévu que le F5G-A puisse apporter une bande passante 10 fois supérieure, une densité de connexion fibre optique 10 fois supérieure, une efficacité énergétique 10 fois supérieure, une fiabilité 69 et un compteur- détection précise au niveau, latence inférieure à la milliseconde et réseau autonome L4, une série d'améliorations des capacités peuvent mieux répondre aux besoins d'accès haut débit des utilisateurs et réaliser davantage la « Fibre to Everywhere ».

Le plan de publication de suivi de F5G (de l'ETSI) suit également l'approche 3GPP en matière de publication.

█ L'évolution standard du 50G PON

F5G-A est une évolution très importante. 50G PON est la technologie clé permettant cette évolution. Voyons ensuite comment est née la norme 50G PON. Dans l'article précédent, nous avons parlé de l'ère 10G PON, qui est notre ère actuelle du haut débit gigabit. 10G n'est pas la fin de la technologie PON. Dès 2012 environ, l’industrie a reconnu que la technologie PON devait évoluer vers des tarifs plus élevés. Il y avait deux idées d'évolution à cette époque, l'une consistait à augmenter le taux de longueur d'onde unique et l'autre consistait à utiliser la superposition multi-ondes. L'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) a pris les devants. Ils ont développé un NG-EPON pour mettre en œuvre une liaison descendante 25G et une liaison montante 10/25G sur une seule fibre optique, et est compatible avec l'EPON 10G. 25 Gbit/s, grâce à la superposition de longueurs d'onde multiples et à la technologie de liaison de canaux, des débits de 50 Gbit/s ou même de 100 Gbit/s peuvent être atteints. En juillet 2015, l'IEEE a lancé la formulation standard de la technologie EPON 25G/50G/100G, nommée IEEE 802.3ca. Plus tard, estimant que le 100G était trop difficile, il a été supprimé et seuls 25G et 50G ont été conservés. Regardez FSAN (Full Service Access Network Alliance) et ITU-T (Telecommunication Standards Bureau of the International Telecommunication Union). Après la formulation de la norme XG (S)-PON, FSAN a rapidement lancé des recherches standard sur NG-PON2 (NG-PON1 est le précédent PON 10G, y compris 10G GPON et 10G EPON), dans l'espoir d'obtenir une liaison descendante 40G et une liaison montante 40G/10G. . À cette époque, les principales solutions techniques alternatives pour NG-PON2 comprenaient : TDMA-PON haut débit, TWDM-PON, OFDM-PON et WDM-PON. Après analyse et comparaison, en avril 2012, FSAN a décidé d'adopter la technologie TWDM-PON comme solution de mise en œuvre pour NG-PON2. TWDM est TDM+WDM, multiplexage temporel + multiplexage par répartition en longueur d'onde. TWDM-PON adopte une méthode de superposition de longueur d'onde 4/8 et un TDM 10G à longueur d'onde unique, qui peut atteindre un débit de 4 × 10 Gbit/s. Cette solution a été formulée par l'ITU-T sous la forme de la série de normes G.989.x et a finalement été achevée en 2015. Une fois la norme finalisée, peu d'opérateurs ont adopté cette solution. Parce que cette méthode de superposition de longueurs d'onde entraînera un coût élevé pour les dispositifs optiques accordables et que la maturité du système de la solution n'est pas suffisante. Plus tard, avec la maturité rapide et l'application à grande échelle de la chaîne industrielle Ethernet haut débit, l'architecture superposée du N*10G est devenue de moins en moins prometteuse. L'industrie a progressivement renforcé sa détermination à évoluer dans le sens du haut débit à longueur d'onde unique. Autrement dit, pas de « TDM+WDM », juste du « TDM ». S'il s'agit d'une seule vague, 100G est trop difficile et l'amélioration de 25G n'est pas évidente (il ne faudra pas longtemps pour mettre à niveau à nouveau, ce qui est une perte de temps et d'argent). Le meilleur choix est donc bien sûr le 50G. En février 2018, sous la suggestion conjointe de l'industrie chinoise, l'ITU-T SG15 Q2 a officiellement lancé la norme de la série PON TDM 50G monocanal, nommée « G.HSP (G.Higher Speed ​​​​PON) ». plan Il sera disponible dans le commerce en 2025. Il convient de mentionner que Nokia est relativement persistant en 25G. Après le blocage du projet ITU-T, ils ont tenté d'en créer un autre et ont établi l'accord multi-source PON symétrique 25G (25GS-PON MSA) en octobre 2020. De nombreuses entreprises ont adhéré, notamment de grandes entreprises comme AT&T. Revenons au 50G PON. Lorsque le projet de norme 50G PON a été établi, il comprenait principalement 4 parties, comme le montre le tableau suivant : Le 23 avril 2021, la réunion plénière de l'ITU-T SG15 a adopté la norme 50G PON, dont : G.9804.1 Amd1 (exigence), G.9804.2 (couche de protocole générale), G.9804.3 (norme de couche physique). Afin de prendre en charge la coexistence de plusieurs générations de technologies PON, l'ITU-T a également bricolé une norme G.9805. Ensemble, comme indiqué dans le tableau suivant : correspond au tableau de tout à l'heure. G.hsp.TWDMpmd/ G.9804.4 est multi-ondes et n'est pas impliqué en Chine. De 2021 à 2023, les normes 50G PON ont été étudiées et révisées les unes après les autres. En 2023, la réunion plénière de l'ITU-T SG15 a adopté la norme G.9804.3 Amd.2, marquant l'achèvement du système de normes internationales 50G PON. La norme de coexistence multigénération (G.9805) a également été pratiquement achevée au cours de cette période, jetant les bases d'une évolution en douceur des différentes générations vers le 50G-PON. (50G PON prend en charge la compatibilité et la coexistence de 10G EPON, ce qui est propice à l'unification des routes IEEE et des routes ITU-T, ce qui est très bénéfique pour la chaîne industrielle. Bien que l'IEEE espère toujours s'en tenir à sa propre route Ethernet et non être "incorporé", En tant que plus grand marché PON au monde, la volonté de la puissance industrielle de la Chine est difficile à violer. La convergence vers la ligne ITU-T est la tendance générale) Afin d'améliorer encore les capacités de PON, il y a. deux normes en cours. L’un est G.Sup.PONLatency pour une faible latence et l’autre est G.Sup.PONSlicing pour le découpage. En termes de normes de l'industrie nationale, CCSA TC6 est responsable de leur formulation. À l'heure actuelle, l'ensemble du PON 50G, la couche physique, la couche TC et d'autres séries de normes industrielles ont été publiés, et les normes de test ont été établies et devraient être formulées en 2024-2025 ; / Les normes industrielles bimode 50G ont été soumises pour approbation, le trimode G / XG (S)/50G devrait être formulé en 2024-2025.

Norme industrielle nationale 50G PON

En bref, les normes internationales et les normes industrielles nationales pour le PON 50G à longueur d'onde unique (PON 50G TDM) sont fondamentalement prêtes, créant les conditions permettant à l'amont et à l'aval de la chaîne industrielle de promouvoir de manière globale le commerce. utiliser.

█ Scénarios d'application du 50G PON

50G PON apporte une vitesse d'accès de 10G, vous vous demanderez donc certainement quels sont ses scénarios d'application ? Actuellement, la définition par l'industrie des scénarios d'application 50G PON est encore concentrée dans le haut débit domestique, les petites et moyennes entreprises, les parcs, les industries et d'autres scénarios. Pour le haut débit domestique, il répond principalement aux besoins de vidéo ultra haute définition 8K (et plus), AR/VR/XR, 3D à l'œil nu, etc. De manière générale, la bande passante de connexion d'un seul appareil XR n'est pas élevée (environ 380 Mbps) et 10G PON suffit. L'utilisation du PON 50G est davantage destinée aux exigences multi-simultanées, c'est-à-dire que plusieurs personnes utilisent des appareils XR en même temps. Par exemple, plusieurs membres de la famille peuvent participer ensemble à des interactions de jeu XR. Petites, moyennes et micro-entreprises, principalement pour le bureau cloud, la vidéoconférence, le disque cloud d'entreprise et à d'autres fins. La Chine promeut désormais des actions spéciales pour autonomiser les petites, moyennes et micro-entreprises dans le domaine numérique, et 50G PON peut devenir la base de transformation numérique pour les petites, moyennes et micro-entreprises. Scènes de parcs, telles que les grandes entreprises, les hôpitaux, les écoles, les usines, les ports, etc. Dans les écoles, il y a des dizaines d'élèves dans une salle de classe, et plusieurs personnes utilisant l'enseignement VR en même temps créeront une demande d'accès à la bande passante. La scène à l'hôpital est plus compliquée. Outre les dossiers médicaux numériques traditionnels, les réseaux à large bande passante ont également de nouvelles applications. Par exemple, visualisation d'images et lecture numérique. Les équipements d’imagerie hospitalière disposent d’une grande quantité de données, notamment l’imagerie multimodale, l’imagerie interventionnelle, etc. Grâce aux réseaux optiques 10G tels que 50G PON, il peut aider le personnel médical à visualiser et à transmettre des données. Les opérateurs font désormais pression pour le FTTR. À l'avenir, à mesure que la bande passante d'accès augmentera, elle pourrait progressivement entrer dans la phase FTTD. D signifie Device, ce qui signifie que la fibre optique sera directement connectée aux terminaux des utilisateurs (tels que les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables, les appareils électroménagers, etc.), éliminant complètement les câbles réseau. Ensuite, il y a le scénario de fabrication industrielle. Ce scénario est actuellement au centre du développement du 50G PON, ciblant principalement des scénarios segmentés tels que la collecte de données, le contrôle industriel, l'automatisation et l'interaction homme-machine. Ces scénarios subdivisés ont des exigences strictes en matière de délai de transmission du réseau, ainsi que de sécurité et de fiabilité. Dans le domaine industriel, le 50G PON peut promouvoir davantage la fibre optique depuis les réseaux de bureaux quotidiens jusqu'aux réseaux de gestion de production et aux réseaux de sites de production, et éventuellement jusqu'aux connexions internes des machines. Cela entraînera la transformation du FTTR en FTTM. M est Machine, c'est-à-dire machine. Il est quelque peu similaire au FTTD que nous venons de mentionner. Désormais, on parle aussi de FTTTing, la fibre vers tout. En plus des scénarios ci-dessus, l'utilisation du PON 50G pour le support de liaison des petites stations de base 5G est également devenue une option (FTTCell, fibre jusqu'à la station de base). Si un rapport de répartition de 1:64 est autorisé, la carte de ligne PON 50G à 8 ports peut prendre en charge 512 petites stations de base 5G. Si un seul port est de 40 Gbit/s et que chaque petite station de base 5G est de 1 Gbit/s, cela signifie qu'un seul port PON 50G peut répondre aux exigences de liaison de 40 petites stations de base 5G. Il est suffisant pour une couverture intérieure générale des bâtiments.

█Progrès commerciaux du 50G PON

Ces dernières années, les opérateurs nationaux ont mené des travaux pilotes sur la technologie 50G PON. Le 27 mars 2023, l'Institut de recherche sur les télécommunications de China Telecom a achevé le premier projet pilote d'application industrielle 50G-PON du secteur à Jiangsu Yongding Optoelectronics, prenant ainsi la tête de l'adoption de la technologie tout optique bimode 50G-PON / XG-PON et de la vérification du 50G-PON. Dans les scénarios commerciaux d’inspection de qualité industrielle AOI (Inspection optique automatisée, inspection optique automatique) et de gestion numérique d’usine. En novembre 2023, China Mobile a réalisé avec succès la première démonstration d'application d'accès fixe-mobile symétrique 50G PON au monde dans son réseau existant à Nanjing, Jiangsu. China Unicom Beijing a achevé la vérification des applications innovantes F5G-A 50G PON. Beijing Telecom a terminé la vérification du projet pilote. En mars 2024, Shanghai Telecom a pris l'initiative de construire F5G-A, la première « communauté de démonstration du haut débit dans le cloud 10G » basée sur 50G-PON au monde, permettant aux terminaux d'accès 10G d'être utilisés immédiatement à la demande et de fournir une détection de lumière 3D, 3D / Une série d'applications telles que la diffusion en direct sur le cloud XR et l'interaction ultime dans le cloud. En 2024-2025, le 50G PON entrera dans la phase initiale d'utilisation commerciale. Selon les prévisions préliminaires, le 50G PON entrera dans la phase d’utilisation commerciale à grande échelle vers 2027. D’ici 2030, il atteindra un sommet. Selon les prévisions d'Omdia, les expéditions du port PON 50G maintiendront un taux de croissance annuel composé de 200 % par an entre 2024 et 2028 et deviendront une technologie haut débit grand public en 2028. Dell'Oro Group prévoit également que le chiffre d'affaires total des équipements 50G PON passera de moins de 3 millions de dollars à 1,5 milliard de dollars de 2023 à 2027. D'ailleurs, la prochaine génération de 50G-PON, qui est la norme ITU-T G.VHSP.sup (VHSP=Very High Speed ​​​​PON) du B50G-PON (Super 50G PON), a été approuvée en septembre 2022. Il en est actuellement aux premiers stades d’avancement.

█ Derniers mots

D'accord, ce qui précède est l'introduction de base au 50G PON. Le développement du 50G PON (F5G-A) est indissociable de la demande des utilisateurs. À l'heure actuelle, il semble que le 50G PON, comme la 5G, manque de scénarios d'application convaincants et ne peut pas être considéré comme une technologie très nécessaire. Par rapport à la 5G, le plus grand avantage du 50G PON est le coût. Même si son coût sera nettement supérieur à celui du 10G PON, il sera néanmoins bien inférieur à celui de la 5G. En s'associant au Wi-Fi 7, le 50G PON peut plus facilement fournir aux utilisateurs des capacités d'accès Internet à faible coût, à haut débit et à faible latence, ce qui facilite leur acceptation par le marché. Laissez le temps nous dire si le 50G PON peut augmenter. Dans le prochain numéro, nous parlerons des technologies clés du 50G PON, y compris les solutions de compatibilité et de coexistence, les solutions de longueur d'onde et l'innovation technologique des modules optiques. Restez à l'écoute! Documents de référence : 1. "Progrès des normes internationales pour le PON et le FTTR à haut débit", Liu Dekun, Huawei ; 2 "Livre blanc sur la technologie 50G-PON", ZTE ; Livre blanc sur les scénarios d'application sur les campus", China China Unicom ; 4. "Livre blanc sur la technologie et les applications 50G-PON", China Telecom ; 5. "Le PON 50G aide les réseaux haut débit à passer du Gigabit au 10G", Liu Qian, Académie de l'information et technologies de communication ; 6. "Construire les bases du développement du réseau optique 50G PON" 10 Gigabit", Zhang Dechao, China Mobile ; 7. "Discussion sur le développement et l'évolution de la technologie 50G PON", Zhang Dezhi, Chine. Télécom ; 8. "Analyse des technologies clés 50G-PON et des exigences d'application", Shao Yan, China Unicom 9 "50G PON, ouvrant un nouveau chapitre dans l'accès 10G", Wu Ying, ZTE 10. T, sites Web officiels de l'IEEE et documents standards associés. Cet article provient du compte public WeChat : Xian Zao Classroom (ID : xzclasscom), auteur : Xiao Zaojun

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