A nova geração de tecnologia de banda larga de fibra - 50G PON

F5G E F5G-A

Em fevereiro de 2020, o ETSI promoveu um sistema de tecnologia de rede de comunicação fixa baseado em 10G PON+FTTR, Wi-Fi 6, transmissão/convergência óptica 200G, OXC e outras tecnologias, e nomeou-o F5G, ou seja, redes fixas de 5ª geração.

F5G é o produto da “operação de cópia” da indústria de rede fixa para 5G.Simplifica o método de nomenclatura intergeracional, agrupa algumas tecnologias e facilita o marketing e a promoção.

Tabela 1: Comparação das diferenças F1G-F5G.

Desde o ano passado, toda a indústria das comunicações tem discutido uma evolução de meia geração baseada em 5G-5G-A.O lado da indústria de rede fixa, também de acordo com o modelo, seguido por um 5G-A, como uma pequena evolução intergeracional do F5G.

Em novembro do ano passado, o ETSI lançou oficialmente a 'Definição de Geração Avançada F5G', que propunha claramente o padrão geracional e as principais características do 5G-A. De acordo com o ETSI, o FGG-A adiciona três novos recursos (GAO, RRL, OSV) aos três recursos existentes do F5G (eFBB, FFC, GRE).Conforme mostrado na imagem abaixo:

Figura 1: Seis recursos do 5G-A.

De acordo com a ideia, F5G-A pode trazer 10 vezes a largura de banda, 10 vezes a densidade de conexão de fibra, 10 vezes a eficiência energética, 99,9999% de confiabilidade, percepção de precisão no nível do medidor, atraso de menos de um milissegundo e rede autônoma de nível L4 e uma série de recursos para melhor atender às necessidades do usuário. necessidades de acesso à banda larga.Alcance ainda “Fibre to Everywhere”.

Figura 2:Planos de lançamento subsequentes para F5G.

Evolução do padrão 50G PON

F5G-A é uma evolução muito importante.O 50G PON é a tecnologia chave para esta evolução.A seguir, vamos ver como nasceu o padrão 50G PON.No artigo anterior, falamos sobre a era 10G PON, que é a nossa atual era de banda larga gigabit.

Figura 3: Evolução da rede PON.

10G não é o fim da tecnologia PON.Desde cerca de 2012, a indústria concordou que a tecnologia PON precisa evoluir para taxas mais elevadas.Naquela época, havia dois tipos de ideias de evolução, uma era melhorar a taxa de comprimento de onda único e a outra era usar a superposição de múltiplas ondas.

O IEEE (Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos) assumiu a liderança.Eles construíram um NG-EPON que implementou downlink de 25G e uplink de 10/25G em uma única fibra e suportou compatibilidade com 10G EPON.25 Gbps, por meio de superposição de vários comprimentos de onda e tecnologia de ligação de canal, taxas de 50 Gbps ou até 100 Gbps podem ser alcançadas.

Em julho de 2015, o IEEE iniciou o desenvolvimento de um padrão para a tecnologia 25G/50G/100G EPON, denominado IEEE 802.3ca.Posteriormente, considerando que 100G era muito difícil, ele foi excluído e apenas 25G e 50G foram mantidos.

Figura 4:IEEE 802.3ca

Veja FSAN e ITU-T.

Após a conclusão do padrão XG(S)-PON, a FSAN logo iniciou o estudo padrão do NG-PON2 (NG-PON1 é o 10G PON anterior, incluindo 10G GPON e 10G EPON), na esperança de alcançar downlink de 40G e 40G/10G ligação ascendente.

Na época, as principais alternativas técnicas para NG-PON2 incluíam TDMA-PON de alta velocidade, TWDM-PON, OFDM-PON e WDM-PON.

Após análise e comparação, em abril de 2012, a FSAN decidiu adotar a tecnologia TWDM-PON como implementação do NG-PON2.

TWDM é TDM+WDM, multiplexação por divisão de tempo + multiplexação por divisão de comprimento de onda.TWDM-PON adota modo de superposição de comprimento de onda 4/8, comprimento de onda único 10G TDM, pode atingir taxa de 4 × 10 Gbps.

Este esquema, desenvolvido pela ITU-T como a série de padrões G.989.x, foi finalizado em 2015. Após a conclusão do padrão, poucos operadores adotaram o esquema.Devido a esta forma de sobreposição de comprimentos de onda, trará o alto custo dos dispositivos ópticos sintonizáveis, e a maturidade do sistema da solução não é suficiente.Mais tarde, com a rápida maturidade e aplicação em larga escala da cadeia da indústria Ethernet de alta velocidade, esta arquitetura de superposição de N*10G é cada vez menos otimista.A indústria fortaleceu gradualmente sua determinação em se desenvolver na direção da alta velocidade de onda única.Em outras palavras, não faça 'TDM+WDM', apenas 'TDM'.Se você fizer uma única onda, 100G será muito difícil e a melhoria de 25G não será óbvia (atualização em breve, perda de tempo e dinheiro).Então, a melhor escolha, claro, é 50G PON.

Figura 5: Comparação dos destaques 25G/50G/100G.

Em fevereiro de 2018, sob proposta conjunta da indústria chinesa, o ITU-T SG15 Q2 lançou oficialmente um projeto para o padrão da série 50G TDM PON de canal único, denominado 'G.SP (G.Higher Speed ​​PON)', e está planejado ter capacidade comercial em 2025.

Figura 6: O desenvolvimento da rede PON.

Vale ressaltar que a Nokia é mais persistente no 25G.Depois que o projeto ITU-T foi bloqueado, eles foram para outro lugar e estabeleceram o protocolo 25G Symmetric PON Multi-Source Protocol (25GS-PON MSA) em outubro de 2020. Muitas empresas aderiram, incluindo grandes empresas como a AT&T.Voltemos ao 50G PON.Quando o padrão 50G PON é estabelecido, ele inclui principalmente 4 partes, conforme mostrado na tabela a seguir:

Mesa 2: padrão 50G PON

Em 23 de abril de 2021, a Plenária ITU-T SG15 adotou padrões 50G PON, incluindo: G.9804.1 Amd1 (requisitos), G.9804.2 (camada de protocolo comum) e G.9804.3 (padrão de camada física).Para apoiar a coexistência de múltiplas gerações de tecnologias PON, a ITU-T também desenvolveu um padrão denominado G.9805.Em resumo, a seguinte tabela é mostrada:

Mesa 3:G.9805 padrão

De 2021 a 2023, o padrão 50G PON foi estudado e revisado um após o outro.Em 2023, a Plenária ITU-T SG15 adotou G.9804.3 Amd.2, marcando a conclusão do sistema de padrão internacional 50G PON.

Figura 7: O desenvolvimento do padrão G.9805.

O padrão de coexistência multigeracional (G.9805) também foi amplamente concluído durante este período, estabelecendo as bases para a evolução suave do padrão para 50G-PON entre diferentes gerações.50G PON suporta a compatibilidade e coexistência de 10G EPON, que conduz à normalização de rotas IEEE e rotas ITU-T, e traz grandes benefícios para a cadeia industrial.Embora o IEEE ainda espere aderir à sua própria linha Ethernet e não ser 'incorporado', como o maior mercado PON do mundo, a vontade do poder industrial da China é difícil de ser violada.Convergir para a linha ITU-T é a tendência geral.)

Figura 8: O desenvolvimento do padrão G.9805.

Para melhorar ainda mais as capacidades da PON, mais dois padrões estão em andamento.Um é G.up.ponlatency para baixa latência e o outro é G.up.ponslicing para fatiamento.Em termos de padrões da indústria nacional, o CCSA TC6 é responsável pela formulação.Atualmente, 50G PON geral, camada física, camada TC e outras séries de padrões de linha foram lançados, padrões de teste foram estabelecidos e espera-se que sejam desenvolvidos até 2024-2025;O padrão de linha de modo único 50G-PON e modo duplo 10G/50G foi submetido para aprovação, espera-se que o modo três G/XG(S)/50G seja desenvolvido até 2024-2025.

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

Em suma, o padrão internacional de 50G PON de onda única (50G TDM PON) e o padrão da indústria nacional estão basicamente prontos, criando condições para a promoção abrangente do uso comercial da cadeia industrial upstream e downstream.

Cenário de aplicação de um PON 50G.

50G PON traz velocidade de acesso de dez gigabits, então devemos perguntar: qual é o seu cenário de aplicação?

Atualmente, a definição da indústria de cenários de aplicação 50G PON ainda está concentrada em cenários de banda larga doméstica, pequenas e médias empresas, parques, industriais e outros. Banda larga doméstica, principalmente para atender vídeo de ultra-alta definição 8K (e superior), AR/VR/XR, 3D a olho nu e outras necessidades.

De modo geral, a largura de banda de conexão de um único dispositivo XR não é alta (cerca de 380 Mbps) e 10G PON é suficiente.A adoção do 50G PON se dá mais pela necessidade de múltiplos simultâneos, ou seja, múltiplas pessoas utilizam dispositivos XR ao mesmo tempo.Por exemplo, vários membros da família participam da interação do jogo XR.

Pequenas e médias empresas, principalmente para escritórios desktop em nuvem, videoconferência, disco em nuvem empresarial e outros fins.A China está agora a promover a acção especial de capacitação digital das pequenas e médias empresas, e o 50G PON pode tornar-se a base da transformação digital para pequenas e médias empresas. Cenários de parque, como grandes empresas, hospitais, escolas, fábricas e portos. Nas escolas, há dezenas de alunos em sala de aula e muitas pessoas usam o ensino de RV ao mesmo tempo, o que exigirá largura de banda de acesso.

Figura 9: Ensino de RV.

O cenário hospitalar é mais complexo.Além dos registros médicos digitais tradicionais e assim por diante, existem algumas novas aplicações de redes de grande largura de banda.

Os exemplos incluem visualização de imagens e visualização digital.O equipamento de imagem hospitalar possui uma grande quantidade de dados, incluindo imagens multimodais, imagens intervencionistas e assim por diante.Através da rede óptica de 10 gigabits, como 50G PON, pode ajudar a equipe médica a visualizar e transferir dados.

Agora os operadores estão pressionando FTTR.No futuro, com o aumento da largura de banda de acesso, poderá entrar gradualmente na fase FTTD.

D é Dispositivo, ou seja, a fibra óptica será conectada diretamente ao terminal do usuário (como computadores desktop, laptops, eletrodomésticos, etc.), eliminando completamente o cabo de rede.

Figura 10: Diagrama esquemático da rede de acesso FTTx.

Depois, há o cenário de manufatura industrial, que é o foco do atual desenvolvimento do 50G PON, principalmente para aquisição de dados, controle industrial, automação e interação humano-computador e outras subdivisões.Esses cenários de subdivisão possuem requisitos rígidos quanto ao atraso de transmissão e segurança da rede.No setor industrial, é provável que o 50G PON impulsione ainda mais a fibra das redes diárias de escritório para as redes de gestão de produção e redes de campo de produção e, eventualmente, para a conectividade intra-máquina.

Figura 11: Robô industrial.

Isso provocará a transição de FTTR para FTTM.M é para Máquina, que significa máquina.É um pouco como FTTD.Agora também existe a ideia do FTTThing, fibra óptica para tudo.Além dos cenários acima, o 50G PON para transporte de backpass de pequenas estações base 5G também se tornou uma opção (FTTCell, fibra para a estação base).

Se a proporção espectral de 1:64 for permitida, a placa de linha PON 50G de 8 portas pode suportar 512 pequenas estações base 5G.Se cada pequena estação base 5G tiver 1 Gbps de acordo com uma única porta de 40 Gbps, isso significa que a porta única 50G PON pode atender às necessidades de backpass de 40 pequenas estações base 5G.É suficiente para a cobertura geral interior dos edifícios.

Desenvolvimento Comercial de 50G PON

Nos últimos anos, as operadoras nacionais realizaram alguns trabalhos piloto para a tecnologia 50G PON.

Em 27 de março de 2023, o China Telecom Research Institute concluiu o primeiro piloto de aplicação industrial 50G-PON da indústria em Jiangsu Yongding Opto-Electronics, assumindo a liderança na adoção da tecnologia totalmente óptica de modo duplo 50G-PON/XG-PON, verificando o 50G -PON em AOI industrial (Inspeção Óptica Automatizada).Inspeção óptica automática), inspeção de qualidade e cenários de negócios de gerenciamento digital de planta.

Em novembro de 2023, a China Mobile concluiu com sucesso a primeira demonstração mundial de aplicativo de acesso móvel fixo 50G PON simétrico em Nanjing, província de Jiangsu.A Beijing Unicom concluiu a verificação da aplicação de inovação FGG-A 50G PON.A Beijing Telecom concluiu a verificação do projeto piloto.

Em março de 2024, a Shanghai Telecom assumiu a liderança na construção de 5G - a primeira 'área de demonstração de banda larga em nuvem de 10 Gigabit' baseada em 50G-Pon do mundo, que percebeu o uso imediato de terminais de acesso de 10 gigabit sob demanda e pode fornecer série A de aplicações como percepção de luz 3D, transmissão ao vivo em nuvem 3D/XR e interação extrema na nuvem.

Em 2024-2025, o 50G PON entrará na fase inicial comercial.De acordo com previsões preliminares, o 50G PON entrará na fase de uso comercial em larga escala por volta de 2027. Em 2030, atingirá um pico.

De acordo com a previsão da Omdia, as remessas portuárias 50G PON manterão um CAGR de 200% ao ano entre 2024 e 2028 e se tornarão uma tecnologia de banda larga convencional até 2028.

O Grupo Dell'Oro também prevê que a receita total de dispositivos PON 50G crescerá de menos de US$ 3 milhões para US$ 1,5 bilhão de 2023 a 2027.

A propósito, a próxima geração de 50G-PON, ou seja, o padrão ITU-T G.VHSP.sup (VHSP=Very High Speed ​​PON) de B50G-PON (super 50G PON), foi proposta em setembro de 2022 e está atualmente nos estágios iniciais de promoção.

FIM

Essa é a introdução básica ao 50G PON. O desenvolvimento do 50G PON (5G-A) não pode ser separado da demanda dos usuários.Atualmente, o 50G PON, assim como o 5G, carece de um cenário convincente de aplicação de explosão e não é uma tecnologia muito necessária. Comparado ao 5G, a maior vantagem do 50G PON é o custo.Embora custe significativamente mais do que 10G PON, ainda será muito inferior ao 5G.Ao emparelhar com o Wi-Fi 7, o 50G PON é mais fácil de fornecer aos usuários recursos de acesso à Internet de baixo custo, alta velocidade e baixa latência e é mais facilmente aceito pelo mercado.

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