千兆光接入网技术进展

中国移动 ChinaMobile 干兆光接入网技术进展 张德朝 中国移动研究院基础网络技术研究所 2023年6月 www.10086.cn 目录 中国移动 ChinaMoblle 1总体 nd和 250GPON技术及进展 3FTTR技术发展及实践 中国移动光宽带总体情况 中国移动 ChinaMobille 中国移动光宽带服务于全球最多的用户，面向干兆提速和体验保障持续演进，打造家宽/企宽光底座，促进干兆光纤宽带网业协同发展 光纤网络宽带协同建设FTTH干兆宽带快速发展新业务驱动光宽带差异体验 GPON mot 农村5000万+46% 行业份额 干兆用户SK/VR1001000+ MbpsMbps 郊区IOT<10个→>100个 [ 10GPON Combo 2.8亿+ 47% 城区宽带用户全国占比 >100*<20 面向算力网络构建全光底座 中国移动 ChinaMobille 面向算力网络赋予“双于兆的新内涵，构建基于400G和OXC的新一代光电联动全光网；同时，面向 泛在算力接入，实现PON+FTTR协同等多种异构方式的敏捷接入 1ms时延圈5ms时延图20ms时延圈 PON国 PON+FTTR国 OTN/SPN OTN/OXCOTN/OXCOTN/OXC LE400G 地市省域/区域骨干 光网络是算力网络的重要基础和坚实底座 以光为锚泛在入算时延圈东数西算大动脉 以入算光铺点为依托，打造资源池化打造骨干20mS、省域/区域5mS、城市打造中心节点间全光高速直连链路能力，分场景差异化接入1ms三级时延圈网络枢纽节点间带宽向400G演进 PON+FTTR协同等光接入网决定了入口时延光接入网向50GPON演进 面向算力网络光接入网技术发展趋势 中国移动 ChinaMobile 干兆光接入网作为“连接+算力+能力的第一跳入口，需全面提升光接入网络的带宽、时延和确定性等网络基础能力，并融合网络感知和网络切片能力，支撑面向服务的差异化承载 未来趋势和挑战NGOAN下一代光接入网关键技术能力 算网算网大最摄力开放中心 提升全光接入能力 干兆光网带宽提速换挡 10G->50G 干兆到家->干兆到房间 大脑韩网境排中心其同智中心 单网利度中心其风链知中心 算网资课拉遇，控制命令下发、缺态交互，AP票子能力开放 管控 大带宽+低时延 ，综合业务接入 析层网络遥则E2E切片VOMCI增强全光干兆覆盖 场景拓展使能行业应用短中长期润环实时感知 ·光Wi-Fi组网，强管控 家庭->中小微、行业用户家庭温，端到端电信级网络 算力网络加速智能演进 全光企业 底座 (0)A 引入智能协同 泛在接入->感知业务+智能调度行业 温AI·PON+FTTR协同 FTTR50GPON，Telemetry秒采 ·感知网络+业务 目录 中国移动 ChinaMoblle 1总体 nd和 250GPON技术及进展 3FTTR技术发展及实践 ChinaMobile 50GPON标准化与产业进展中国移动 随着对称速率50GPON标准22年底在ITU-T获得通过，标志着50GPON国际标准体系基本建立 口50GPON产业链已取得长足进展，但系统关键指标尚无法完全满足要求，呼吁产业界针对核心光电器件及系统关 键技术共同攻关，促进技术和产业进一步成熟 ITU-T50GPON推进50GPON当前样机主要问题标准体系技术和产业成熟 总体要求G.9804.1联合样机研发 吞吐量 受限于突发电器件性能，上行25G速率吞吐 ：于2021年、2022年持续联合华为、中兴量尚低于理论值20.5Gb/s 物理层要求G.9804.3烽火完成非对称50GPON样机研发和完善功率预算 当前样机已初步具备大带宽、低时延特性受限于光器件及DSP性能，下行5OG功率预 算远低于N1等级，上行25G未未达到C+等 协议层要求G.9804.2为产业发展注入信心级 现网试验多速率兼容 G.sup.PONslicing ·业界率先完成现网环境下的50GPON样机承载5G一体化小基站回传试验 ·当前样机上行方向不支持兼容25G/50G的 TDM多速率接收 多代共存 G.sup.PoNlatency ·验证50GPON样机多业务综合承载能力：当前样机暂不支持MPM，且波长方案为 1300nm，不支持三代共存 ChinaMobile 50GPON关键技术：多代共存中国移动 口中国移动已部署全球最大GPON网络和网关，GPON短时期内不会退网，5OGPON部署需考虑三代PON同ODN共存，因此，未来部署50GPON重点考虑采用上行波长1286土2nm选 1284~1288支持三代共存的上行波长 50G上行150G上行250G下行 口 三代共存1270±101300±101342±2 波长规划波长(nm) XG(S)上行GPON上行GPON下行XG(S)下行 1270±101310±201490±101577±2.5 12601280130013201342148015001580 1286nm上行DML激光器三模ComboMPM光模块 当前问题：当前问题： 1.样机所使用的DML激光器均为1300nm波段，且采用宽带波长选项L.波长间隔仅为2nm，对滤波器斜率要求非常高 2.对于MPM封装方式，将6波长滤波器封装进QSFP光模块难度较大 解决方索： 开发1286nm中心波长激光器，同时在ONU发射机中加入TEC制 解决途径： 冷，控制激光器输出波长范围在4nm以内优化光模块内WDM波分复用器件结构，提升性能同时减小体积 TEC.hetswya OLT MAC XGS-PONTROSA50GPONTROSA GPONTROSA tj:stenTBC ChinaMobile 5OGPON关键技术：oDSP技术需求中国移动 口50GPON应用至少支持25G和50G两种上行速率但各个ONU传纤距离不等，需引入动态自适应的 oDSP技术，实现不同上行速率、不同距离ONU信号的自适应均衡，满足C+等级32dB功率预算收发 需求分析技术可行性分析oDSP技术需求 业务需求分析：OFC2023文献：离线测试结果表明，采用技术需求： ：后续25G上行将主要面向传统宽带场景，50G动态自适应均衡DSP技术，可有效控制不同 上行将主要面向高价值场景，二者均有需求规格ONU上行色散代价TDEC在3.2dB以内 满足标准要求（不大于5dB） 面向25G和50G上行速率，不同传纤距离下ONU，均能满足接收灵敏度要求，从而保证最低32dB功率预算系统部署要求 50GCC 25Gb/s上行50Gb/s上行 PON50O/2N5GU关键攻关点：如何通过动态自适应oDSP优化每个上行突发信号的均衡收敛时间达到最短 50/25G利用来自MAC的突发先验信息辅助DSP内 技术需求分析 nNO 均衡模块的收敛 长（~40ns），增加了额外上行突发开销控制信号 ·现网中需要解决高速信号带来的色散代价，而光存在问题：多模DSP中均衡器收敛应不对系统传输性纤色散代价取决于传输速率和传纤长度采用非协同DSP均衡每个突发信号收敛时间能带来影响，例如吞吐量、时延/抖动等为满足上述需求，需要引入多速率自适应oDSP， 实现现网多速率信号兼容且满足C+功率预算50GPONOLT 光模块 NRZReceiverDSP OLT MAC DSP 芯片 BM APD TIA 目录 中国移动 ChinaMoblle 1总体 nd和 250GPON技术及进展 3FTTR技术发展及实践 10 FTTR技术发展需求 中国移动 ChinaMobile 口为实现干兆连接提速和干兆服务体验保障，光接入网需通过延伸光网能力与Wi-Fi体验保障并举，面向最后一百米打造端到端干兆固网 口FTTR架构标准已进入发布流程，业界正在协同加速推进FTTR物理层、协议层和光层OAM标准研制 于兆固网端到端体验面临挑战基于光层OAM的FTTR网络架构 家庭网络用户投诉原因 平台能力 级家应业务开放平台Oss 口具备电信级管控能力 %省级EMS运维能力可延伸至从设备 M管RMS理模块 ■家庭网络问题 8% 管理平台 省吸数字家宽/企宽管理平台FTTR管当级OMC管理平台RMS运维能力可延伸至从设备 12% ■光缆线路问题网络遥测一》网络智能 20% 53%■传输链路问题OLT PONMgMfIMe ■内容源问题 FTTR主设备 口具备电信级网络能力干兆无缝覆盖 ■其他问题FTTXMi，快速漫游 FTTR 根据信通院数据显示运营商用户投诉原因分布：业务网关 FTTR.从设备FTTR.从设备 ·低时延承载 ·网络遥测 电话机 与终端摄像头机质益 53%的投诉和家庭网络质量相关(IPTV/OTT) FTTR架构FTTR物理层FTTR协议层 11 FTTR网络架构发展考虑 中国移动 ChinaMobille 口面向2H/2B干兆宽带室内无缝覆盖，推进FTTH向FTTR演进，进一步延伸电信级干兆光接入网能力 需统筹考虑两级P2MP架构的新型光接入网的数据面和管控面方案 光接入网从1级P2MP衍生为2级 须加速第2级P2MP(FTTR)技术方案收敛和标准 光层OAM化 管控 传统管集中控OLTPON侧DBA FTTRDatatoOLTDatatoOLT 主设备 两级P2MP链路资源独立，DBA可两级分立 第1级流量逐级统计复用 P2MP 两级网络须端到端光层集中管控 FTTR 从设备 FTTR侧DBA DatatoMFUDatatoMFU 第2级 P2MP 独立的管控通道，与数据通道隔离 光纤接通即具备对两级光链路及对FTTR网元基本 管理 具备创建/设置/备份上层管理通道能力 奠定PON+FTTR协同支持端到端网络切片基础 12 关键技术1：FTTR光层OAM需求及设计原则 中国移动 ChinaMobile 口FTTR推动光接入网向两级P2MP架构演进，需围绕光接入网新架构构建电信级的光接入网端到端管控能力 口FTTR光层OAM是基于P2MP光网络接口，实现电信级管控能力由FTTH向FTTR延伸的关键 原生从设备光层OAM管理 管控 通道主设备光层OAM管理 STA1 调度 数据STA2 STA3 FTTHDBA&QoSFTTRDBA&QoSWiFiQoS OLTFTTR主设备FTTR从设备 01光层OAM技术需求02光层OAM设计原则03光层OAM管理对象 构建电信级的光接入网端到端原生管控能力：管控接口需网络原生，高可靠性口FTTR网络光链路 -光纤接通即具备光链路及FTTR网元基本管理能力口FTTR主从设备的管理支持百管和代管相结合口FTTR主设备 两级P2MP网络需集中管控和调度口PON+FTTR协同调度，支持接入端到端网络切片口FTTR从设备 口独立的管控通道，与数据通道隔离干兆光网端到端切片 13 ChinaMoblle 关键技术1：FTTR光层OAM技术及产业进展中国移动 口FTTR光层OAM技术方案已在22年完成原型系统验证，相关技术要求已在22年底完成CCSA标准立项，ITU-T SG15Q2和Q3也在热烈讨论当中，需业界共同协同，推进技术，标准和产业发展 光层OAM技术方案架构技术研究及产业进展 OLTMFU SFU适传SFU1 OMCI模块 22年联合华为/中兴/烽火基于光层OAM架构完成原型系统开发在北京、广东等4省份完成FTTR新技术现网试点测试，FTTR光 MFU OMCT SFU 管理接口层OAM架构及接口功能得到验证，技术方案效果符合预期 GMACGMACMFUSFUn OMCI模块OMCI模块FTTR光层OAM架构及技术方案发表在光通信顶级期刊/会议 （JOCN2023/OFC2023），相关研究得到学术界认可 FTTR光层OAM纳管SFU技术要求： 口OLT直管SFU：可基于OMCI演进实现，直管消息需增加SFU的ID等信息，后续推进 MFU可识别SFU直管消息，并可基于光层OAM消息寻址信息完成中继转发 口OLT通过MFU建立直管SFU能力：可基于OMCI扩展实现，增加MFU