PON+，F(xiàn)5G技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)實踐

  全球?qū)拵Ы尤牍饫w化加速，中國引領(lǐng)千兆新階段

  過去10年，全球固定寬帶用戶規(guī)模增長了10倍，由2011年的0.77億增至2020年的7.33億，其中FTTx用戶占比由2011年的13.2%增至2020年的58.6%(源自O(shè)mdia 2020年數(shù)據(jù))?！皩拵е袊睉?zhàn)略實施以來，我國光纖寬帶接入實現(xiàn)超越發(fā)展，建成全球規(guī)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(shù)據(jù)顯示：我國固定寬帶接入用戶突破5億，其中FTTH/O用戶占比達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(chǔ)設(shè)施。我國從銅線接入的追隨者躍升為光纖接入的領(lǐng)導(dǎo)者。

  固定寬帶接入的光纖化和基礎(chǔ)設(shè)施化有力支撐了社會發(fā)展，并積極促進經(jīng)濟增長。根據(jù)Omdia2020年全球光纖發(fā)展報告，家庭寬帶滲透率每增加10%，促進GDP增長0.25%~1.5%，接入速率翻番則再增長0.3%。我國寬帶接入大提速的同時大降費，中國信通院《中國寬帶發(fā)展白皮書(2020年)》指出，我國家庭用戶月均寬帶支出較6年前下降35%以上，中小企業(yè)寬帶和專線平均資費較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年實現(xiàn)城市家庭千兆光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋率超過80%，10G PON端口占比達到25%，500Mbps及以上用戶占比達到25%;并提出“雙百”目標，即建成100個千兆城市，打造100個千兆行業(yè)虛擬專網(wǎng)標桿工程。當(dāng)前我國500Mbps及以上用戶規(guī)模已超過一千萬。

  2020年2月，ETSI(歐洲電信標準協(xié)會)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)的代際演進和長期發(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)三個應(yīng)用場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(yīng)用，推動從光纖到戶邁向光聯(lián)萬物。F5G目前有包括中興通訊在內(nèi)的64家會員參與，“中國籍”會員是F5G最為核心和活躍的成員。

  深入家庭光纖化，構(gòu)筑數(shù)字家庭堅實底座

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

  當(dāng)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類線，僅支持100Mbps以下速率，且根據(jù)市場抽查結(jié)果，市場上超50%的網(wǎng)線質(zhì)量不合格，某運營商省份調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，一半的家庭內(nèi)部網(wǎng)線可傳輸速率低于200Mbps;此外，還普遍存在房間內(nèi)無布線和部署難、設(shè)備布放位置不佳、忙時受鄰居同頻設(shè)備干擾嚴重等問題。

  針對以上問題，中興通訊推出家庭全光纖布線組網(wǎng)HOL(Home Optical LAN)方案，該方案是構(gòu)建未來家庭網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。光纖到家變成光纖在家，通過暗管/空管穿纖、微型線槽、隱形光纜等工程方案將光纖鋪設(shè)到每一個房間，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，實現(xiàn)1小時施工，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省市開展試點，并助力運營商發(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(qū)數(shù)字化

  追根溯源，PON技術(shù)之所以能在家庭寬帶場景取得巨大成功，和其技術(shù)特點密不可分。基于光纖介質(zhì)的光通信技術(shù)在傳輸距離、帶寬速率、系統(tǒng)容量、交換能力、單位能耗、環(huán)境適應(yīng)性和抗電磁干擾等各方面具備優(yōu)越性和長期潛力。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”，同時適應(yīng)“以太”環(huán)境，并借助無源、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(qū)場景應(yīng)用，PON仍然具備綜合優(yōu)勢。首先，組網(wǎng)架構(gòu)簡單，光纖和波長占用少，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(yīng)性，防水防爆、穩(wěn)定可靠、綠色節(jié)能等工程部署優(yōu)勢;第三，具備易用易維優(yōu)勢，開通和運維系統(tǒng)化自動化程度高;第四，經(jīng)過十多年大規(guī)模成熟商用積累，具有專業(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)展行動計劃(2021—2023年)提出打造100個千兆行業(yè)虛擬專網(wǎng)標桿工程，鼓勵基礎(chǔ)電信企業(yè)結(jié)合行業(yè)需求，在工業(yè)、交通、電網(wǎng)、教育、醫(yī)療、港口、應(yīng)急公共服務(wù)等典型行業(yè)開展千兆虛擬專網(wǎng)建設(shè)。

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

  為此，中興通訊提出PON+理念，對F5G標準體系進行全面具體的詮釋，并且進行系統(tǒng)化的技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)覆蓋、確定低時延、算力、安全可靠性和虛擬化等能力的全面增強(見圖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無源光局域網(wǎng)和ODN預(yù)端接增強行業(yè)和園區(qū)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+低時延增強

  中興通訊首創(chuàng)低時延PON，通過對PON標準機制的改進，實現(xiàn)1:32分光比20km上行最大時延穩(wěn)定降低80%+;并進一步通過在TDM PON網(wǎng)絡(luò)中引入WDM技術(shù)提供確定極致低時延。Wi-Fi 6 Smart QoS優(yōu)化Wi-Fi時延，實測游戲時延降低70%;Mesh ZSR算法優(yōu)化實現(xiàn)Wi-Fi漫游切換的穩(wěn)、準、快。

  - PON+算力增強

  中興通訊首創(chuàng)OLT內(nèi)置輕量級刀片，具備通用開放能力，采用X86和NP算網(wǎng)一體架構(gòu)，實現(xiàn)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)量和用戶體驗提升，已實現(xiàn)OLT內(nèi)置CDN，視頻內(nèi)容下沉;OLT內(nèi)置MEC，本地化應(yīng)用加速;OLT內(nèi)置A-SA(Access service Analysis)接入業(yè)務(wù)質(zhì)差分析和主動運維等應(yīng)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(nèi)生的鏈路層密鑰和加密機制，上行瞬時獨享的時隙分配機制，及設(shè)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(tǒng)等，確保底層安全。

  - PON+虛擬化增強

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

  F5G應(yīng)用實踐

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

  低時延PON在蘇州現(xiàn)網(wǎng)固移融合及小基站接入場景成功驗證;OLT一網(wǎng)多用在銀川探索“全光智慧社區(qū)”基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)新路，該項目工程綜合造價降低75%，OLT端口利用率提升9%;OLT內(nèi)置Access CDN幫助舟山海島用戶改善視頻體驗;POL+OLT內(nèi)置MEC幫助中通客車構(gòu)建固移融合的智能網(wǎng)聯(lián)公交和5G無人遠程駕駛園區(qū)，UPF本地化分流80%，自動駕駛輔助，時延降低90%+，車路協(xié)同，高清地圖實時同步;PON+Wi-Fi覆蓋增強在重慶構(gòu)建有線無線一網(wǎng)通校園網(wǎng)，一纖一機多戶，統(tǒng)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”構(gòu)建新型的企業(yè)內(nèi)部和生產(chǎn)現(xiàn)場基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)。

  中興通訊持續(xù)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(tǒng)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。相比以太網(wǎng)，PON產(chǎn)業(yè)自主能力更強，技術(shù)門檻更高，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?qū)＞€+5G+POL雙專網(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，我們堅信光纖接入將更加基礎(chǔ)設(shè)施化。我們愿攜手運營商，以光聯(lián)百業(yè)為愿景，構(gòu)筑全社會數(shù)字經(jīng)濟的F5G底座，將PON的成功延續(xù)到下一個10年。