50G PON五大关键技术来袭！支撑万兆网络构建

当前，我国运营商采用10G PON技术建设千兆光网，50G PON万兆接入技术已经逐渐走向成熟，将成为构建下一代万兆网络和万兆业务的关键支撑技术。

3月21日，在由CIOE中国光博会与C114通信网联合举办的“2024中国光通信高质量发展论坛-50G PON技术专场”上，中国移动研究院基础网络技术研究所副所长张德朝表示，50G PON作为下一代PON的主流技术，除了带宽提升外，还需围绕低时延和网络切片等维度，构建50G PON综合业务承载能力，丰富光接入网应用场景。

50G PON系统新需求带来新挑战

当前，千兆光网网络和用户高速增长，全国千兆用户数占比已达25.7%，千兆信息高速路初具规模。随着算力网络的深度推进，万兆网络初显端倪，各地方均在出台相应政策，加速推动万兆宽带网络试商用，支撑新场景新业务的探索与发展。

张德朝介绍，中国移动作为全球最大的固网运营商，截至2024年1月底有线宽带用户已超3亿，千兆宽带用户覆盖超3.9亿。在技术和产业推进方面，中国移动2021年开始全面转向10G PON系统能力建设，全网OLT具备10G PON能力，并积极推进50G PON发展。

面向算力网络发展，中国移动在骨干网构建基于400G和OXC的新一代全光网，于2023年完成400G首次集采，现在正在开展大规模商用；在接入网构建50G PON+FTTR协同的新一代光接入网，打造泛在入算的光锚点，通过端到端全光网提供骨干20ms、省域/区域5ms、城市1ms三级时延圈网络。

张德朝指出，千兆光接入网的发展在技术上呈现三个趋势：通过50G PON进一步提升全光接入能力，通过FTTR提升千兆无缝覆盖能力，通过智能协同（PON+FTTR协同、光+WLAN协同、PON+FTTR+X协同）提升网络的智能化水平。

随着2023年ITU-T SG15全会通过G.9804.3 Amd.2，标志着50G PON国际标准体系已完成，50G PON将进入产业快速发展的新阶段。但50G PON系统新需求也带来了新挑战：首先是增强的系统要求，50G PON作为下一代光接入网技术体系，除带宽提升外，面向多业务综合承载场景，还需满足低时延和网络切片能力；其次是不同的传输性能，伴随着50G PON系统线路速率、发射光功率等指标的提升，带来新的传输效应，例如光纤色散、受激布里渊散射、单帧多突发等；最后是新型设备实现，50G PON系统相比10G GPON，需全新设备实现方案满足新需求，适应新效应。

50G PON五大关键技术

张德朝介绍，基于以上分析，50G PON关键技术方案包含功率预算提升技术、多速率高速突发接收技术、多模共存技术、智能化协同技术等。

关键技术1：高功率预算收发。当前50G PON光电器件技术已取得长足进展，对称50G速率可实现N1等级功率预算，针对C+等级功率预算，50G上下行方向分别在发射侧和接收侧尚面临不同挑战，还需要产业界共同继续攻关。

例如，下行方向，当入纤光功率超过10dBm，会激发SBS非线性效应，导致功率预算劣化。可以考虑的解决方向是扩展发射机激光器线宽，提升SBS效应阈值。上行方向，50Gb/s突发信号接收灵敏度约为-25dBm，未达到C+等级要求-25.7dBm。可以考虑优化APD器件结构，进一步提升光子吸收率和响应度；或者采用锗硅等新型材料APD，提升器件增益带宽积和灵敏度。

关键技术2：oDSP技术使能上行多速率突发接收。50G PON应用须支持25G和50G两种上行速率，考虑到各个ONU传纤距离不等，DSP需实现对不同上行速率、不同距离ONU信号损伤的快速均衡，以满足32dB功率预算需求。下行方向，50Gbps为连续信号，ONU侧只需通过轻量化DSP即可实现静态信号的色散均衡；上行方向，OLT侧DSP需要支持动态多模，满足对不同速率ONU信号损伤的动态自适应均衡，利用来自MAC的突发先验信息辅助DSP内均衡模块的收敛，能够满足对不同速率ONU信号损伤的动态自适应均衡。

关键技术3：多模MPM共存。GPON短时期内不会全面退网，50G PON部署需考虑三代PON同端口共存，其中OLT侧三模MPM Combo光模块挑战较大。当前虽已实现小型化6波长WDM，但上行方向存在通道间串扰，导致约1dB灵敏度劣化。

另外，当XG(S)-PON或50G PON ONU激光器在相邻波长有较大噪声分量时，在OLT接收端会导致GPON或50G PON灵敏度严重劣化。对此，张德朝提出两个解决方案：一是在ONU发送端添加filter，过滤掉带外噪声；二是通过协同DBA控制，使问题10G、50G ONU与小功率GPON ONU三者在时域没有交集。

关键技术4：低时延及网络切片。从PON网元、PON线路、 PON组网三个层面系统性研制PON支持低时延及网络切片方案；采用单帧多突发和消除静默开窗，平均时延从158us降低至123us（优化22%）；最大时延从443us降低至135us（优化69%）。

关键技术5：光接入网智能化。光接入网直接面向用户和业务，随着用户消费升级，更丰富的接入对象、更高的业务体验以及多种异构技术的协同对光接入网智能化提出需求。基于光层OAM的50G PON+FTTR协同架构打造新一代智能光接入网，一方面是感知能力，在OLT部署智能板，面向PON+FTTR增强业务感知和分析能力；另一方面是采集能力，PON和FTTR支持高精度数据采集。基于收集的业务KPI与网络KPI构建面向业务的网络调优能力及流量预测；同时可以精准业务识别，实现端到端切片协同；以及精准定位接入网故障，端到端运维协同。

张德朝表示，当前50G PON技术产业已取得长足进展，2023年11月，中国移动协同合作伙伴在江苏移动南京现网成功完成了全球首个对称50G PON 固移接入应用示范。后续希望产业界持续协同开展关键技术攻关，加快核心器件突破，推进技术和产业成熟。C114通信网 九九