PON 25G et 50G pour les liaisons frontales 5G-A et 6G : principales exigences techniques

La transition de la 5G-Advanced (5G-A) à la 6G n’est pas seulement une révolution sans fil ; c'est un optique. Alors que les interfaces radio évoluent vers les bandes térahertz (THz) et les latences de l'ordre de la microseconde, le réseau de transport sous-jacent, en particulier le Fronthaul, est soumis à une immense pression.

La technologie de réseau optique passif (PON), autrefois le cheval de bataille silencieux du haut débit domestique, est devenue la solution la plus rentable et la plus évolutive pour la 5G-A et la 6G xHaul. Voici une analyse approfondie des exigences techniques des PON 25G et 50G dans la prochaine ère de connectivité.

1. Le changement architectural : pourquoi PON pour Fronthaul ?

Dans la 4G traditionnelle, le fronthaul reposait fortement sur la fibre point à point (PtP). Cependant, la simple densité des petites cellules 5G-A et le MIMO massif attendu 6G « sans cellules » rendent le PtP économiquement irréalisable.

La nature point à multipoint (PtMP) du PON permet aux opérateurs de regrouper le trafic de plusieurs unités radio distantes (RRU) sur une seule fibre d'alimentation, réduisant ainsi considérablement les coûts de tranchée et la consommation d'énergie en périphérie.

2. 25G PON : le « point idéal » pragmatique pour la 5G-A

Alors que le 50G est « l'étoile du Nord », le 25G-PON (normalisé par le 25GS-PON MSA et IEEE 802.3ca) est devenu le choix pragmatique pour les déploiements 2025-2026.

Principaux facteurs techniques :
Capacité pour la bande moyenne 5G-A : une porteuse 5G-A typique de 100 MHz utilisant la répartition fonctionnelle de l'option 7-2x nécessite environ 10 à 15 Gbit/s de capacité de liaison frontale. Le PON 10G (XGS-PON) est insuffisant, mais le 25G-PON offre la marge nécessaire pour les sites hôtes neutres multibandes ou multi-opérateurs.

Faible latence et gigue : la 5G-A nécessite que la latence frontale reste inférieure à 250 µs. Le 25G-PON y parvient en utilisant l'allocation dynamique de bande passante coopérative (CO-DBA), qui synchronise l'OLT (terminal de ligne optique) avec le planificateur 5G pour éliminer le « temps d'attente » pour les rafales en amont.

Maturité de l'écosystème : les optiques 25G tirent parti des économies d'échelle massives du marché des centres de données (25G SFP28), ce qui rend le coût par bit nettement inférieur à celui du 50G dans le cycle actuel.

3. 50G PON : la base de la 6G

Standardisé sous ITU-T G.9804, le PON 50G est la première génération à aller au-delà de la simple modulation d'intensité, en introduisant le traitement du signal numérique (DSP) dans le domaine de l'accès.
Exigences techniques critiques pour la 6G :
Bande passante extrême (50 Gbit/s +) : la 6G devrait prendre en charge des débits de pointe de 1 Tbit/s. Pour gérer le fronthaul pour un débit aussi massif, le PON 50G (et éventuellement le PON 100G/200G multi-longueurs d'onde) sera obligatoire.

Synchronisation d'horloge (classe C/D) : la 6G exige une synchronisation temporelle inférieure à la nanoseconde pour le MIMO distribué et la communication et la détection conjointes (JCAS). 50G PON doit prendre en charge le protocole PTP (Precision Time Protocol) avec une compensation d'asymétrie stricte.

DSP et dispersion chromatique : à 50 Gbit/s, la dispersion des fibres devient un obstacle majeur. Le PON 50G nécessite une égalisation sophistiquée (FFE/DFE) au niveau du récepteur pour maintenir une portée de 20 km sans fibre coûteuse à compensation de dispersion.

4. Comparaison des exigences : Fronthaul 5G-A et 6G

5. Analyse critique : les « frictions » derrière l'évolution

Malgré les promesses techniques, deux facteurs créent une « lutte acharnée » dans l’industrie :

Le paradoxe « coût/vitesse » : alors que le PON 50G est la norme ITU-T, de nombreux opérateurs hésitent. Le passage au 50G nécessite une actualisation complète du matériel, alors que le 25G peut souvent coexister sur les plateformes 10G existantes. Cela a conduit à un marché fragmenté où la Chine est en tête de l'adoption du 50G tandis que l'Amérique du Nord et l'Europe se tournent vers le 25G/XGS-PON.

Consommation d'énergie : la dépendance du PON 50G au DSP augmente considérablement l'enveloppe de puissance de l'ONU (unité de réseau optique). Dans un monde 6G avec des millions de petites cellules, le coût énergétique cumulé devient un cauchemar en matière de durabilité, obligeant à recourir à des protocoles « Green PON » avec des modes de veille au niveau de la microseconde.

Conclusion : la voie à suivre

Le parcours vers la 6G est inextricablement lié à l’évolution du réseau d’accès optique. Le PON 25G constitue le pont essentiel, résolvant le problème actuel de capacité 5G-A. Cependant, le PON 50G constitue le fondement architectural inévitable de la 6G, à condition que l’industrie puisse résoudre les problèmes de consommation d’énergie et de coût d’entrée des DSP.

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