La nueva generación de tecnología de banda ancha de fibra: 50G PON

F5g y F5G-A

En febrero de 2020, ETSI promovió un sistema de tecnología de redes de comunicaciones fijas basado en 10G PON+FTTR, Wi-Fi 6, transmisión/convergencia óptica de 200G, OXC y otras tecnologías, y lo denominó F5G, es decir, las redes fijas de quinta generación.

F5G es el producto de la 'operación de copia' de la industria de redes fijas a 5G. Simplifica el método de denominación intergeneracional, empaqueta algunas tecnologías y facilita el marketing y la promoción.

Tabla 1: Comparación de las diferencias F1G-F5G.

Desde el año pasado, toda la industria de las comunicaciones ha estado discutiendo una evolución de media generación basada en 5G-5G-A. El lado de la industria de redes fijas, también de acuerdo con el modelo, seguido por un 5G-A, como una pequeña evolución intergeneracional del F5G.

En noviembre del año pasado, ETSI lanzó oficialmente la 'Definición de generación avanzada F5G', que proponía claramente el estándar generacional y las características clave de 5G-A. Según ETSI, FGG-A añade tres nuevas características (GAO, RRL, OSV) a las tres características existentes de F5G (eFBB, FFC, GRE). Como se muestra en la siguiente imagen:

Figura 1: Seis características de 5G-A.

Según la idea, F5G-A puede ofrecer 10 veces el ancho de banda, 10 veces la densidad de conexión de fibra, 10 veces la eficiencia energética, 99,9999% de confiabilidad, percepción de precisión a nivel de medidor, retraso de submilisegundos y red autónoma de nivel L4 y una serie de capacidades para satisfacer mejor las necesidades del usuario. necesidades de acceso a banda ancha. Lograr aún más 'Fibra a todas partes'.

Cifra 2:Planes de lanzamiento posteriores para F5G.

Evolución del estándar 50G PON

F5G-A es una evolución muy importante. El 50GPON es la tecnología clave que permite esta evolución. A continuación, veamos cómo nació el estándar 50G PON. En el artículo anterior, hablamos de la era 10G PON, que es nuestra actual era de banda ancha gigabit.

Figura 3: Evolución de la red PON.

10G no es el fin de la tecnología PON. Desde aproximadamente 2012, la industria ha acordado que la tecnología PON debe evolucionar hacia tarifas más altas. En ese momento, había dos tipos de ideas de evolución, una era mejorar la velocidad de una sola longitud de onda y la otra era utilizar la superposición de múltiples ondas.

El IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) tomó la iniciativa. Construyeron un NG-EPON que implementó un enlace descendente de 25G y un enlace ascendente de 10/25G en una sola fibra y admitió compatibilidad con 10G EPON. 25 Gbps, a través de la superposición de múltiples longitudes de onda y la tecnología de unión de canales, se pueden lograr velocidades de 50 Gbps o incluso 100 Gbps.

En julio de 2015, IEEE inició el desarrollo de un estándar para la tecnología EPON 25G/50G/100G, denominado IEEE 802.3ca. Más tarde, considerando que 100G era demasiado difícil, se eliminó y solo se conservaron 25G y 50G.

Cifra 4:IEEE 802.3ca

Mire FSAN y ITU-T.

Después de completar el estándar XG(S)-PON, FSAN pronto comenzó el estudio estándar de NG-PON2 (NG-PON1 es el 10G PON anterior, incluidos 10G GPON y 10G EPON), con la esperanza de lograr un enlace descendente de 40G y 40G/10G. enlace ascendente.

En ese momento, las principales alternativas técnicas para NG-PON2 incluían TDMA-PON, TWDM-PON, OFDM-PON y WDM-PON de alta velocidad.

Después de análisis y comparación, en abril de 2012, FSAN decidió adoptar la tecnología TWDM-PON como implementación de NG-PON2.

TWDM es TDM+WDM, multiplexación por división de tiempo + multiplexación por división de longitud de onda. TWDM-PON adopta el modo de superposición de longitud de onda 4/8, TDM de longitud de onda única 10G, puede alcanzar una velocidad de 4×10Gbps.

Este esquema, desarrollado por ITU-T como la serie de estándares G.989.x, se finalizó en 2015. Una vez completado el estándar, pocos operadores adoptaron el esquema. Debido a esta forma de superposición de longitudes de onda, generará un alto costo de los dispositivos ópticos sintonizables y la madurez del sistema de la solución no es suficiente. Más tarde, con la rápida madurez y la aplicación a gran escala de la cadena industrial de Ethernet de alta velocidad, esta arquitectura de superposición de N * 10G no es cada vez más optimista. La industria ha fortalecido gradualmente su determinación de desarrollarse en la dirección de la alta velocidad de onda única. En otras palabras, no hagas 'TDM+WDM', solo 'TDM'. Si hace una sola ola, 100G es demasiado difícil y la mejora de 25G no es obvia (actualización próxima, pérdida de dinero y tiempo). Entonces, la mejor opción, por supuesto, es 50G PON.

Figura 5: Comparación de aspectos destacados de 25G/50G/100G.

En febrero de 2018, bajo la propuesta conjunta de la industria china, ITU-T SG15 Q2 lanzó oficialmente un proyecto para el estándar de la serie 50G TDM PON de un solo canal, denominado 'G.SP (G.Higher Speed ​​PON)', y Está previsto que tenga capacidad comercial en 2025.

Figura 6: El desarrollo de la red PON.

Vale la pena mencionar que Nokia es más persistente en 25G. Después de que el proyecto ITU-T fue bloqueado, fueron a otro lugar y establecieron el protocolo multifuente PON simétrico 25G (25GS-PON MSA) en octubre de 2020. Muchas empresas se han unido, incluidas grandes empresas como AT&T. Volvamos a 50G PON. Cuando se establece el estándar 50G PON, incluye principalmente 4 partes, como se muestra en la siguiente tabla:

Mesa 2:Estándar 50G PON

El 23 de abril de 2021, la Plenaria de la CE 15 del UIT-T adoptó los estándares 50G PON, incluidos: G.9804.1 Amd1 (requisitos), G.9804.2 (capa de protocolo común) y G.9804.3 (estándar de capa física). Para respaldar la coexistencia de múltiples generaciones de tecnologías PON, ITU-T también desarrolló un estándar llamado G.9805. De forma resumida se muestra la siguiente tabla:

Mesa 3:G.9805 estándar

De 2021 a 2023, el estándar 50G PON ha sido estudiado y revisado uno tras otro. En 2023, la Plenaria de la CE 15 del UIT-T adoptó G.9804.3 Amd.2, lo que marcó la finalización del sistema de estándar internacional 50G PON.

Figura 7: El desarrollo del estándar G.9805.

El estándar de coexistencia multigeneración (G.9805) también se completó en gran medida durante este período, sentando las bases para una evolución fluida del estándar a 50G-PON entre diferentes generaciones. 50G PON admite la compatibilidad y coexistencia de 10G EPON, lo que favorece la normalización de las rutas IEEE y ITU-T y tiene grandes beneficios para la cadena industrial. Aunque IEEE todavía espera adherirse a su propia línea Ethernet y no 'incorporarse' como el mercado PON más grande del mundo, es difícil violar la voluntad del poder industrial de China. La tendencia general es converger hacia la línea ITU-T.)

Cifra 8: El desarrollo del estándar G.9805.

Para mejorar aún más las capacidades de PON, se están desarrollando dos estándares más. Uno es G.up.ponlatency para baja latencia y el otro es G.up.ponslicing para corte. En cuanto a los estándares de la industria nacional, CCSA TC6 es el responsable de su formulación. En la actualidad, se han publicado 50G PON en general, capa física, capa TC y otras series de estándares de fila, se han establecido estándares de prueba y se espera que se desarrollen para 2024-2025; Se ha presentado para aprobación el estándar de fila monomodo 50G-PON y modo dual 10G/50G; se espera que el modo trimodal G/XG(S)/50G se desarrolle para 2024-2025.

Mesa 4:YD/T 4300.1/2/3-2023

En general, el estándar internacional de 50G PON de onda única (50G TDM PON) y el estándar de la industria nacional han estado básicamente listos, creando las condiciones para la promoción integral del uso comercial de la cadena industrial ascendente y descendente.

Escenario de aplicación de una PON 50G.

50G PON ofrece una velocidad de acceso de diez gigabits, por lo que debemos preguntarnos, ¿cuál es su escenario de aplicación?

En la actualidad, la definición de la industria de escenarios de aplicación 50G PON todavía se concentra en escenarios de banda ancha doméstica, pequeñas y medianas empresas, parques, industrias y otros. Banda ancha doméstica, principalmente para satisfacer las necesidades de vídeo de ultra alta definición 8K (y superior), AR/VR/XR, 3D a simple vista y otras necesidades.

En términos generales, el ancho de banda de conexión de un solo dispositivo XR no es alto (380 Mbps aproximadamente) y 10G PON es suficiente. La adopción de 50G PON se debe más a la necesidad de múltiples dispositivos concurrentes, es decir, varias personas usan dispositivos XR al mismo tiempo. Por ejemplo, varios miembros de la familia participan en la interacción del juego XR.

Las pequeñas y medianas empresas se utilizan principalmente para oficinas de escritorio en la nube, videoconferencias, discos en la nube empresariales y otros fines. China ahora está impulsando la acción especial de empoderamiento digital de las pequeñas y medianas empresas, y 50G PON puede convertirse la base de la transformación digital para las pequeñas y medianas empresas. Escenarios de parques, como grandes empresas, hospitales, escuelas, fábricas y puertos. En las escuelas, hay docenas de estudiantes en un aula y muchas personas utilizan la enseñanza de realidad virtual al mismo tiempo, lo que generará una demanda de ancho de banda de acceso.

Figura 9: Enseñanza de realidad virtual.

El panorama hospitalario es más complejo. Además de los registros médicos digitales tradicionales, etc., existen algunas aplicaciones nuevas de redes de gran ancho de banda.

Los ejemplos incluyen visualización de imágenes y visualización digital. Los equipos de imágenes hospitalarios tienen una gran cantidad de datos, incluidas imágenes multimodales, imágenes intervencionistas, etc. A través de la red óptica de 10 gigabits, como 50G PON, puede ayudar al personal médico a ver y transferir datos.

Ahora los operadores están presionando FTTR. En el futuro, con el aumento del ancho de banda de acceso, es posible que entre gradualmente en la etapa FTTD.

D es Dispositivo, es decir, la fibra óptica se conectará directamente al terminal del usuario (como ordenadores de sobremesa, portátiles, electrodomésticos, etc.), eliminando por completo el cable de red.

Cifra 10: Diagrama esquemático de la red de acceso FTTx.

Luego está el escenario de fabricación industrial, que es el foco del desarrollo actual de 50G PON, principalmente para la adquisición de datos, control industrial, automatización e interacción persona-computadora y otras subdivisiones. Estos escenarios de subdivisión tienen requisitos estrictos sobre el retraso de transmisión y la seguridad de la red. En el sector industrial, es probable que 50G PON impulse aún más la fibra desde las redes de oficinas diarias hasta las redes de gestión de producción y las redes de campo de producción y, finalmente, hasta la conectividad dentro de las máquinas.

Cifra 11: Robots industriales.

Provocará la transición de FTTR a FTTM. M es de Máquina, que significa máquina. Es un poco como FTTD. Ahora también está la idea de FTTTing, fibra óptica para todo. Además de los escenarios anteriores, la PON 50G para el transporte de backpass de pequeñas estaciones base 5G también se ha convertido en una opción (FTTCell, fibra hasta la estación base).

Si se permite la relación espectral de 1:64, la tarjeta de línea PON 50G de 8 puertos puede admitir 512 estaciones base pequeñas 5G. Si cada estación base pequeña 5G tiene 1 Gbps según un solo puerto de 40 Gbps, significa que un puerto único 50G PON puede satisfacer las necesidades de paso de retorno de 40 estaciones base pequeñas 5G. Es suficiente para la cobertura interior general de edificios.

Desarrollo comercial de 50G PON

En los últimos años, los operadores nacionales han llevado a cabo algunos trabajos piloto para la tecnología PON 50G.

El 27 de marzo de 2023, el Instituto de Investigación de Telecomunicaciones de China completó la primera aplicación piloto de aplicación industrial 50G-PON de la industria en Jiangsu Yongding Opto-Electronics, tomando la iniciativa en la adopción de la tecnología totalmente óptica de modo dual 50G-PON/XG-PON, verificando el 50G. -PON en AOI (Inspección Óptica Automatizada) industrial. Inspección óptica automática) inspección de calidad y escenarios comerciales de gestión digital de plantas.

En noviembre de 2023, China Mobile completó con éxito la primera demostración de aplicación de acceso móvil fijo PON 50G simétrico del mundo en Nanjing, provincia de Jiangsu. Beijing Unicom completó la verificación de la aplicación de innovación FGG-A 50G PON. Beijing Telecom completó la verificación del proyecto piloto.

En marzo de 2024, Shanghai Telecom tomó la iniciativa en la construcción de 5G, la primera 'área de demostración de banda ancha en la nube de 10 Gigabits' basada en 50G-Pon del mundo, que logró el uso inmediato de terminales de acceso de 10 gigabits bajo demanda y puede proporcionar una serie de aplicaciones como percepción de luz 3D, transmisión en vivo en la nube 3D/XR e interacción extrema en la nube.

En 2024-2025, 50G PON entrará en la etapa comercial inicial. Según predicciones preliminares, 50G PON entrará en la etapa de uso comercial a gran escala alrededor de 2027. Para 2030, alcanzará su punto máximo.

Según el pronóstico de Omdia, los envíos portuarios de 50G PON mantendrán una CAGR del 200% anual entre 2024 y 2028, y se convertirán en una tecnología de banda ancha convencional para 2028.

Dell'Oro Group también predice que los ingresos totales por dispositivos PON 50G crecerán de menos de 3 millones de dólares a 1.500 millones de dólares entre 2023 y 2027.

Por cierto, la próxima generación de 50G-PON, es decir, el estándar ITU-T G.VHSP.sup (VHSP=Very High Speed ​​PON) de B50G-PON (super 50G PON), se propuso en septiembre de 2022 y Actualmente se encuentra en las primeras etapas de promoción.

FIN

Esa es la introducción básica a 50G PON. El desarrollo de 50G PON (5G-A) no puede separarse de la demanda de los usuarios. En la actualidad, 50G PON, al igual que 5G, carece de un escenario de aplicación de explosión convincente y no es una tecnología muy necesaria. En comparación con 5G, la mayor ventaja de 50G PON es el costo. Aunque costará significativamente más que 10G PON, seguirá siendo mucho más bajo que 5G. Al combinarse con Wi-Fi 7, 50G PON es más fácil de brindar a los usuarios capacidades de acceso a Internet de bajo costo, alta velocidad y baja latencia, y es más fácilmente aceptado por el mercado.

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