La nouvelle génération de technologie haut débit fibre - 50G PON

F5G et F5G-A

En février 2020, l'ETSI a promu un système technologique de réseau de communication fixe basé sur 10G PON+FTTR, Wi-Fi 6, transmission/convergence optique 200G, OXC et d'autres technologies, et l'a nommé F5G, c'est-à-dire les réseaux fixes de 5e génération.

F5G est le produit de « l’opération de copie » de l’industrie des réseaux fixes vers la 5G.Il simplifie la méthode de dénomination intergénérationnelle, regroupe certaines technologies et facilite le marketing et la promotion.

Tableau 1 : Comparaison des différences F1G-F5G.

Depuis l’année dernière, l’ensemble du secteur des communications discute d’une évolution d’une demi-génération basée sur la 5G-5G-A.Du côté de l'industrie des réseaux fixes, également conforme au modèle, suivi d'une 5G-A, comme petite évolution intergénérationnelle de la F5G.

En novembre de l'année dernière, l'ETSI a officiellement publié la « Définition de génération avancée F5G », qui proposait clairement la norme générationnelle et les caractéristiques clés de la 5G-A. Selon l'ETSI, FGG-A ajoute trois nouvelles fonctionnalités (GAO, RRL, OSV) aux trois fonctionnalités existantes du F5G (eFBB, FFC, GRE).Comme le montre l'image ci-dessous :

Figure 1 : Six fonctionnalités de la 5G-A.

Selon l'idée, F5G-A peut apporter 10 fois la bande passante, 10 fois la densité de connexion fibre, 10 fois l'efficacité énergétique, 99,9999 % de fiabilité, une perception de précision au niveau du compteur, un délai inférieur à la milliseconde et un réseau autonome de niveau L4 et une série de capacités pour mieux répondre aux besoins de l'utilisateur. besoins en matière d'accès au haut débit.Réalisez davantage la « Fibre to Everywhere ».

Chiffre 2: Plans de versions ultérieures pour F5G.

Évolution de la norme 50G PON

F5G-A est une évolution très importante.Le 50G-PON est la technologie clé permettant cette évolution.Voyons ensuite comment est née la norme pour le 50G PON.Dans l’article précédent, nous avons parlé de l’ère 10G PON, qui est notre ère actuelle du haut débit gigabit.

Figure 3 : Évolution du réseau PON.

La 10G n’est pas la fin de la technologie PON.Depuis 2012 environ, l’industrie reconnaît que la technologie PON doit évoluer vers des tarifs plus élevés.À cette époque, il y avait deux types d'idées d'évolution, l'une consistait à améliorer le taux de longueur d'onde unique et l'autre consistait à utiliser la superposition multi-ondes.

Le IEEE (Institut d'ingénieurs en électricité et électronique) a pris les devants.Ils ont construit un NG-EPON qui implémentait une liaison descendante 25G et une liaison montante 10/25G sur une seule fibre, et prenait en charge la compatibilité avec l'EPON 10G.25 Gbit/s, grâce à la superposition de longueurs d'onde multiples et à la technologie de liaison de canal, des débits de 50 Gbit/s ou même de 100 Gbit/s peuvent être atteints.

En juillet 2015, l'IEEE a lancé le développement d'une norme pour la technologie EPON 25G/50G/100G, nommée IEEE 802.3ca.Plus tard, estimant que 100G était trop difficile, il a été supprimé et seuls 25G et 50G ont été conservés.

Chiffre 4:IEEE 802.3ca

Regardez FSAN et ITU-T.

Après l'achèvement de la norme XG(S)-PON, FSAN a rapidement commencé l'étude standard de NG-PON2 (NG-PON1 est le précédent PON 10G, comprenant 10G GPON et 10G EPON), dans l'espoir d'atteindre une liaison descendante 40G et 40G/10G. liaison montante.

À l’époque, les principales alternatives techniques pour NG-PON2 comprenaient le TDMA-PON haut débit, le TWDM-PON, l’OFDM-PON et le WDM-PON.

Après analyse et comparaison, en avril 2012, FSAN a décidé d'adopter la technologie TWDM-PON comme mise en œuvre de NG-PON2.

TWDM est TDM+WDM, multiplexage temporel + multiplexage par répartition en longueur d'onde.TWDM-PON adopte un mode de superposition de longueur d'onde 4/8, un TDM 10G à longueur d'onde unique, peut atteindre un débit de 4 × 10 Gbit/s.

Ce système, développé par l'UIT-T sous le nom de série de normes G.989.x, a été finalisé en 2015. Une fois la norme achevée, peu d'opérateurs l'ont adopté.En raison de cette méthode de superposition de longueurs d'onde, cela entraînera le coût élevé des dispositifs optiques accordables, et 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, cette architecture de superposition de N*10G n'est de plus en plus optimiste.L'industrie a progressivement renforcé sa détermination à évoluer dans le sens de la grande vitesse à onde unique.En d'autres termes, ne faites pas 'TDM+WDM', juste 'TDM'.Si vous faites une seule vague, 100G est trop difficile, et l'amélioration de 25G n'est pas évidente (bientôt mise à niveau, perte de temps et d'argent).Alors, le meilleur choix est bien sûr le 50G PON.

Figure 5 : Comparaison des points forts 25G/50G/100G.

En février 2018, dans le cadre d'une proposition conjointe de l'industrie chinoise, l'ITU-T SG15 Q2 a officiellement lancé un projet pour la norme de la série PON TDM 50G monocanal, nommé « G.SP (G.Higher Speed ​​PON) » et il est prévu d'avoir une capacité commerciale en 2025.

Figure 6 : Le développement du réseau PON.

Il convient de mentionner que Nokia est plus persistant sur le 25G.Après le blocage du projet ITU-T, ils se sont rendus ailleurs et ont établi le protocole multi-source 25G Symmetric PON (25GS-PON MSA) en octobre 2020. De nombreuses entreprises l'ont rejoint, y compris de grandes entreprises comme AT&T.Revenons au 50G PON.Lorsque la norme 50G PON est établie, elle comprend principalement 4 parties, comme le montre le tableau suivant :

Tableau 2:Norme 50GPON

Le 23 avril 2021, la plénière ITU-T SG15 a adopté les normes PON 50G, notamment : G.9804.1 Amd1 (exigences), G.9804.2 (couche de protocole commun) et G.9804.3 (norme de couche physique).Afin de prendre en charge la coexistence de plusieurs générations de technologies PON, l'UIT-T a également développé une norme appelée G.9805.En résumé, le tableau suivant est présenté :

Tableau 3:G.9805 standard

De 2021 à 2023, la norme 50G PON a été étudiée et révisée les unes après les autres.En 2023, la plénière de l'UIT-T SG15 a adopté la norme G.9804.3 Amd.2, marquant l'achèvement du système de normes internationales 50G PON.

Figure 7 : Développement de la norme G.9805.

La norme de coexistence multigénération (G.9805) a également été largement achevée au cours de cette période, jetant les bases d'une évolution en douceur de la norme vers le 50G-PON entre les différentes générations.50G PON prend en charge la compatibilité et la coexistence de 10G EPON, ce qui favorise la normalisation des routes IEEE et ITU-T, et présente de grands avantages pour la chaîne industrielle.Bien que l'IEEE espère toujours adhérer à sa propre ligne Ethernet et ne pas être « incorporé » en tant que plus grand marché PON au monde, il est difficile de violer la volonté de la puissance industrielle chinoise.La tendance générale est de converger vers la ligne ITU-T.)

Chiffre 8: Le développement de la norme G.9805.

Pour améliorer encore les capacités de PON, deux autres normes sont en cours d'élaboration.L’un est G.up.ponlatency pour une faible latence, et l’autre est G.up.ponslicing pour le découpage.En ce qui concerne les normes de l'industrie nationale, le CCSA TC6 est responsable de la formulation.À l'heure actuelle, l'ensemble du PON 50G, la couche physique, la couche TC et d'autres séries de normes de ligne ont été publiés, des normes de test ont été établies et devraient être développées d'ici 2024-2025 ;La norme de rangée monomode 50G-PON et bimode 10G/50G a été soumise pour approbation, le trimode G/XG(S)/50G devrait être développé d'ici 2024-2025.

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

Dans l'ensemble, la norme internationale du PON 50G à onde unique (50G TDM PON) et la norme industrielle nationale sont fondamentalement prêtes, créant les conditions d'une promotion globale de l'utilisation commerciale de la chaîne industrielle en amont et en aval.

Scénario d'application d'un PON 50G.

Le 50G PON offre une vitesse d'accès de dix gigabits, nous devons donc nous demander quel est son scénario d'application ?

À l'heure actuelle, la définition par l'industrie des scénarios d'application 50G PON est encore concentrée sur le haut débit domestique, les petites et moyennes entreprises, les parcs, les scénarios industriels et autres. Haut débit domestique, principalement pour répondre à la vidéo ultra haute définition 8K (et plus), à l'AR/VR/XR, à la 3D à l'œil nu et à d'autres besoins.

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'adoption du PON 50G répond davantage au besoin de plusieurs appareils simultanés, c'est-à-dire que plusieurs personnes utilisent des appareils XR en même temps.Par exemple, plusieurs membres de la famille participent à une interaction dans un jeu XR.

Petites et moyennes entreprises, principalement pour le bureau cloud, la vidéoconférence, le disque cloud d'entreprise et à d'autres fins.La Chine pousse désormais les actions spéciales d'autonomisation numérique des petites et moyennes entreprises, et le PON 50G peut devenir la base de la transformation numérique pour les petites et moyennes entreprises. Scénarios de parc, tels que les grandes entreprises, les hôpitaux, les écoles, les usines et les ports. Dans les écoles, il y a des dizaines d'élèves dans une salle de classe et de nombreuses personnes utilisent l'enseignement VR en même temps, ce qui nécessitera une bande passante d'accès.

Figure 9 : Enseignement VR.

La scène hospitalière est plus complexe.Outre les dossiers médicaux numériques traditionnels, il existe de nouvelles applications des réseaux à large bande passante.

Les exemples incluent la visualisation d’images et la visualisation numérique.Les équipements d'imagerie hospitalière contiennent une grande quantité de données, notamment l'imagerie multimodale, l'imagerie interventionnelle, etc.Grâce au réseau optique de 10 gigabits tel que 50G PON, il peut aider le personnel médical à visualiser et à transférer des données.

Les opérateurs font désormais pression FTTR.À l'avenir, avec l'augmentation de la bande passante d'accès, il pourrait progressivement entrer dans la phase FTTD.

D est un appareil, c'est-à-dire que la fibre optique sera directement connectée au terminal utilisateur (tel que les ordinateurs de bureau, les ordinateurs portables, les appareils électroménagers, etc.), éliminant complètement le câble réseau.

Chiffre 10: Schéma schématique du réseau d'accès FTTx.

Il y a ensuite le scénario de fabrication industrielle, qui est au centre du développement actuel du PON 50G, principalement pour l'acquisition de données, le contrôle industriel, l'automatisation et l'interaction homme-machine et d'autres subdivisions.Ces scénarios de subdivision ont des exigences strictes en matière de délai de transmission et de sécurité du réseau.Dans le secteur industriel, le PON 50G est susceptible de pousser davantage la fibre depuis les réseaux de bureau quotidiens vers les réseaux de gestion de production et les réseaux de terrain de production, et éventuellement vers la connectivité intra-machine.

Chiffre 11 : Robot industriel.

Cela entraînera la transition du FTTR au FTTM.M est pour Machine, ce qui signifie machine.C'est un peu comme FTTD.Maintenant, il y a aussi l'idée du FTTThing, la fibre optique pour tout.En plus des scénarios ci-dessus, le PON 50G pour le transport backpass des petites stations de base 5G est également devenu une option (FTTCell, fibre jusqu'à la station de base).

Si le rapport spectral 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 chaque petite station de base 5G est de 1 Gbit/s selon un seul port de 40 Gbit/s, cela signifie que le port unique 50G PON peut répondre aux besoins de backpass de 40 petites stations de base 5G.C'est suffisant pour la couverture intérieure générale des bâtiments.

Développement commercial du PON 50G

Ces dernières années, les opérateurs nationaux ont mené des travaux pilotes sur la technologie 50G PON.

Le 27 mars 2023, l'Institut de recherche des télécommunications de China Telecom a achevé le premier projet pilote d'application industrielle 50G-PON du secteur dans la société Jiangsu Yongding Opto-Electronics, prenant ainsi la tête de l'adoption de la technologie tout optique bimode 50G-PON/XG-PON, vérifiant ainsi le 50G. -PON en AOI industriel (Inspection Optique Automatisée).Inspection optique automatique) scénarios commerciaux d'inspection de qualité et de gestion numérique d'usine.

En novembre 2023, China Mobile a réalisé avec succès la première démonstration d'application d'accès mobile fixe symétrique 50G PON au monde à Nanjing, dans la province du Jiangsu.Beijing Unicom a terminé la vérification de l'application d'innovation FGG-A 50G PON.Beijing Telecom a terminé la vérification du projet pilote.

En mars 2024, Shanghai Telecom a pris la tête de la construction de la 5G, la première « zone de démonstration du haut débit cloud de 10 Gigabits » basée sur 50G-Pon au monde, qui a permis l'utilisation immédiate de terminaux d'accès de 10 Gigabits à la demande et peut fournir une série A. d'applications telles que la perception de la lumière 3D, la diffusion en direct sur le cloud 3D/XR et l'interaction extrême avec le cloud.

En 2024-2025, le PON 50G entrera dans la phase initiale 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 pic.

Selon les prévisions d'Omdia, les expéditions du port PON 50G maintiendront un TCAC de 200 % par an entre 2024 et 2028 et deviendront une technologie haut débit grand public d'ici 2028.

Le groupe Dell'Oro prévoit également que le chiffre d'affaires total des appareils PON 50G passera de moins de 3 millions de dollars à 1,5 milliard de dollars entre 2023 et 2027.

D'ailleurs, la prochaine génération de 50G-PON, c'est-à-dire la norme ITU-T G.VHSP.sup (VHSP=Very High Speed ​​PON) du B50G-PON (super 50G PON), a été proposée en septembre 2022 et est actuellement aux premiers stades de sa promotion.

FIN

C'est l'introduction de base au PON 50G. Le développement du 50G PON (5G-A) ne peut être séparé de la demande des utilisateurs.À l’heure actuelle, le 50G PON, comme la 5G, ne dispose pas d’un scénario d’application d’explosion convaincant et ne constitue pas une technologie très nécessaire. Par rapport à la 5G, le plus grand avantage du 50G PON est le coût.Même si cela coûtera nettement plus cher que le 10G PON, il restera bien inférieur à celui de la 5G.En s'associant au Wi-Fi 7, le 50G PON permet de fournir plus facilement aux utilisateurs des capacités d'accès Internet à faible coût, à haut débit et à faible latence, et est plus facilement accepté par le marché.

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