新世代の光ファイバーブロードバンドテクノロジー - 50G PON

前回の記事 (リンク) では、Xiao Zaojun が ISDN、xDSL、10G PON に至るブロードバンド技術の発展の歴史を紹介しました。

今日は、今後の新世代の光ファイバー ブロードバンド テクノロジー、50G PON についてお話しましょう。

█ F5G と F5G-A

50G PON を紹介する前に、F5G と F5G-A について説明します。 2020 年 2 月、ETSI (欧州電気通信標準化協会) は、10G PON FTTR、Wi-Fi 6、200G 光伝送/アグリゲーション、OXC などの技術に基づく一連の固定通信ネットワーク技術システムを推進し、それらを統合しました。は F5G と呼ばれ、第 5 世代固定ネットワーク通信技術 (第 5 世代固定ネットワーク) です。 F5G は、固定ネットワーク業界の 5G への「コピー作業」の成果です。これは、世代間の命名方法を簡素化し、マーケティングとプロモーションを促進するためにいくつかのテクノロジーをパッケージ化します。

古いテクノロジーを新しい名前に

昨年以来、通信業界全体が 5G - 5G-A に基づく半世代の進化について議論してきました。固定ネットワーク業界もこれに倣い、F5G の世代間の小規模な進化として F5G-A を作成しました。 昨年 11 月、ETSI は「F5G Advanced Generation Definition」を正式にリリースし、F5G-A の世代間の標準と主要な機能を明確に提案しました。 ETSI によると、F5G-A は、F5G の既存の 3 つの機能 (eFBB、FFC、GRE) に 3 つの新しい機能 (GAO、RRL、OSV) を追加します。以下の図に示すように:

F5G-A の 6 つの主な特徴

仮定によれば、F5G-A は 10 倍の帯域幅、10 倍のファイバー接続密度、 10 倍のエネルギー効率、6 9 の信頼性、メーターレベルの正確なセンシング、ミリ秒未満の遅延、L4 自律ネットワークなどの一連の機能向上により、ユーザーのブロードバンド アクセス ニーズをより適切に満たし、「Fibre to Everywhere」をさらに実現できます。

F5G のフォローアップ リリース計画 (ETSI から) も、3GPP のリリース アプローチに従っています。

█ 50G PON

F5G-A の標準進化は非常に重要な進化です。 50G PON は、この進化を可能にする重要なテクノロジーです。 次に、50G PON 規格がどのように誕生したかを見てみましょう。 前回の記事では、現在のギガビット ブロードバンド時代である 10G PON 時代について説明しました。 10G は PON テクノロジーの終わりではありません。 2012 年頃には、業界は PON テクノロジーをより高いレートに進化させる必要があることに同意していました。 当時の進化のアイデアは 2 つあり、1 つは単一波長率を高めることであり、もう 1 つは多波の重ね合わせを使用することでした。 IEEE (電気電子学会) が主導権を握りました。同社は、1本の光ファイバー上に25Gダウンリンクと10/25Gアップリンクを実装し、10G EPONと互換性のあるNG-EPONを開発した。 25 Gbps、多波長重ね合わせおよびチャネル ボンディング技術により、50 Gbps、さらには 100 Gbps の速度も達成できます。 2015 年 7 月、IEEE は IEEE 802.3ca という名前の 25G/50G/100G EPON テクノロジーの標準策定を開始しました。その後、100Gは難しかったので削除し、25Gと50Gだけが残りました。 FSAN (フル サービス アクセス ネットワーク アライアンス) と ITU-T (国際電気通信連合の電気通信標準局) を見てください。 XG (S)-PON 標準が策定された後、FSAN は 40G ダウンリンクと 40G/ 10Gアップリンク。 当時、NG-PON2 の代替技術ソリューションの主流には、高速 TDMA-PON、TWDM-PON、OFDM-PON、WDM-PON がありました。 分析と比較を経て、2012 年 4 月に FSAN は NG-PON2 の実装ソリューションとして TWDM-PON テクノロジーを採用することを決定しました。 TWDM は TDM WDM、時分割多重化および波長分割多重化です。 TWDM-PONは4/8波長重畳方式と単波長10G TDMを採用しており、4×10Gbpsの速度を実現できます。 このソリューションは ITU-T によって G.989.x シリーズ標準として策定され、2015 年に最終的に完成しました。 規格の完成後、この計画を採用する事業者はほとんどありませんでした。なぜなら、この波長重ね合わせ方法は可変光デバイスのコストが高くなり、ソリューションのシステム成熟度が十分ではないからです。 その後、高速イーサネット業界チェーンの急速な成熟と大規模なアプリケーションに伴い、N*10G のオーバーレイ アーキテクチャはますます期待できなくなりました。業界は、単一波長の高速化の方向に発展する決意を徐々に強めています。言い換えれば、「TDM WDM」ではなく、単に「TDM」です。 単一の波である場合、100G は難しすぎ、25G の改善は明らかではありません (再度アップグレードするのにそれほど時間はかからず、お金と時間の無駄です)。したがって、最良の選択はもちろん 50G です。 2018 年 2 月、中国業界の共同提案の下、ITU-T SG15 Q2 は「G.HSP (G.Higher Speed PON)」は2025年に商用化される予定です。 Nokia が 25G において比較的粘り強いことは言及する価値があります。 ITU-T プロジェクトが阻止された後、別のプロジェクトの設立に走り、2020 年 10 月に 25G 対称 PON マルチソース協定 (25GS-PON MSA) を確立しました。 AT&T などの大企業を含む多くの企業が参加しています。 50G PON に戻りましょう。 50G PON 標準プロジェクトが設立されたとき、次の表に示すように、主に 4 つの部分が含まれていました。 2021 年 4 月 23 日、ITU-T SG15 本会議で 50G が採択されました。 PON 標準。G.9804.1 Amd1 (要件)、G.9804.2 (一般プロトコル層)、G.9804.3 (物理層標準) を含みます。 複数世代の PON テクノロジーの共存をサポートするために、ITU-T は G.9805 標準にも手を加えました。 合わせて、次の表に示すように: は、先ほどの表に対応します。 G.hsp.TWDMpmd/ G.9804.4 はマルチウェーブであり、中国には関与していません。 2021年から2023年にかけて、50G PON規格の検討・改定が相次いでいます。 2023 年、ITU-T SG15 本会議で G.9804.3 Amd.2 が採択され、50G PON 国際標準システムが完成しました。 多世代共存規格 (G.9805) もこの期間に基本的に完成し、異なる世代を 50G-PON にスムーズに進化させるための標準基盤を築きました。 (50G PON は、10G EPON の互換性と共存をサポートします。これは、IEEE ルートと ITU-T ルートの統合に役立ち、業界チェーンにとって大きな利益になります。ただし、IEEE は依然として独自のイーサネット ルートに固執することを望んでいますが、そうではありません)世界最大の PON 市場として、中国の産業力の意志を侵すことは困難であり、ITU-T ラインへの収束は一般的な傾向です） PON の機能には 2 つの標準が進行中です。 1 つは低遅延用の G.Sup.PONLatency で、もう 1 つはスライス用の G.Sup.PONSlicing です。 国内の業界標準に関しては、CCSA TC6 が策定を担当しています。 現在、50G PON 全体、物理層、TC 層およびその他の一連の業界標準がリリースされ、テスト標準が確立され、2024 ～ 2025 年に策定される予定です。および 10G / 50G デュアルモード業界標準が承認のために提出されており、G / XG (S) / 50G スリーモードは 2024 ～ 2025 年に策定される予定です。

50G PON 国内業界標準

つまり、単波長 50G PON (50G TDM PON) は国際標準と国内業界標準が基本的に整備されており、商用化が本格的に推進されています。上流と下流の産業チェーンの条件が生み出されました。

█ 50G PON のアプリケーション シナリオ

50G PON は 10G のアクセス速度をもたらします。そのため、そのアプリケーション シナリオは何だろうかと必ず疑問に思うでしょう。 現在、業界による 50G PON アプリケーション シナリオの定義は、依然として家庭用ブロードバンド、中小企業、公園、産業、その他のシナリオに焦点を当てています。 家庭用ブロードバンドの場合、主に 8K (およびそれ以上) の超高解像度ビデオ、AR/VR/XR、裸眼 3D などのニーズを満たします。 一般的に、単一の XR デバイスの接続帯域幅は高くなく (約 380Mbps)、10G PON で十分です。 50G PON の使用は、複数の同時実行要件、つまり複数の人が XR デバイスを同時に使用することを目的としています。たとえば、複数の家族メンバーが一緒に XR ゲームのインタラクションに参加できます。 中小規模の企業は、主にクラウド デスクトップ オフィス、ビデオ会議、エンタープライズ クラウド ディスクなどの目的で使用されています。中国は現在、デジタル分野で中小企業や零細企業を強化するための特別な行動を推進しており、50G PONは中小企業や零細企業のデジタル変革の基盤となる可能性がある。 大企業、病院、学校、工場、港などの公園シーン。 学校の場合、教室には数十人の生徒がおり、複数の人が同時に VR 教育を使用すると、アクセス帯域幅の需要が発生します。 病院の現場はさらに複雑です。従来のデジタル医療記録に加えて、大帯域幅ネットワークにはいくつかの新しいアプリケーションもあります。 たとえば、画像の閲覧やデジタル読書などです。病院の画像機器には、マルチモーダル イメージング、インターベンショナル イメージングなどの大量のデータが含まれています。 50G PON などの 10G 光ネットワークを通じて、医療従事者がデータを表示および送信できるようになります。 現在、通信事業者は FTTR を強く推し進めています。将来的には、アクセス帯域幅が増加するにつれて、徐々に FTTD 段階に入る可能性があります。 D はデバイスの略で、光ファイバーがユーザー端末 (デスクトップ、ラップトップ、家電製品など) に直接接続され、ネットワーク ケーブルが完全に不要になることを意味します。 次に、工業製造シナリオがあります。このシナリオは 50G PON の現在の開発の焦点であり、主にデータ収集、産業制御、自動化、人間とコンピューターの対話などのセグメント化されたシナリオをターゲットとしています。これらの細分化されたシナリオには、ネットワーク伝送遅延、セキュリティおよび信頼性に関する厳しい要件があります。 産業分野では、50G PON により、日常のオフィス ネットワークから生産管理ネットワークや生産現場のネットワーク、そして最終的には内部の機械接続まで光ファイバーの利用がさらに促進される可能性があります。 それはFTTRからFTTMへの変革をもたらします。 MはMachine、つまり機械です。これは、先ほど述べた FTTD に似ています。現在、あらゆるものにファイバーを接続する FTTThing についての話もあります。 上記のシナリオに加えて、5G 小型基地局のバックホール ベアラーに 50G PON を使用することもオプションになりました (FTTCell、基地局へのファイバー)。 1:64 の分割比が許可されている場合、8 ポート 50G PON ラインカードは 512 個の 5G 小型基地局をサポートできます。単一ポートが 40Gbps で、各 5G 小型基地局が 1Gbps である場合、50G PON 単一ポートが 40 台の 5G 小型基地局のバックホール要件を満たすことができることを意味します。建物内の一般的な屋内をカバーするには十分です。

█50G PON 商用の進捗状況

近年、国内通信事業者は 50G PON テクノロジーに関する試験的な作業をいくつか実施しています。 2023 年 3 月 27 日、中国電信研究所は江蘇永定光電子で業界初の 50G-PON 産業応用パイロットを完了し、50G-PON / XG-PON デュアルモード全光技術の採用と 50G の検証を主導しました。 -PONは産業用AOI（Automated Optical Inspection、自動光学検査）の品質検査や工場のデジタル管理のビジネスシーンで活用されています。 2023 年 11 月、チャイナ モバイルは江蘇省南京で世界初の対称 50G PON 固定モバイル アクセス アプリケーションのデモンストレーションを成功裡に完了しました。チャイナユニコム北京は、F5G-A 50G PON の革新的なアプリケーションの検証を完了しました。北京電信はパイロットプロジェクトの検証を完了した。 2024 年 3 月、上海電信は世界初の 50G-PON ベースの「10G クラウド ブロードバンド デモンストレーション コミュニティ」である F5G-A の構築を主導し、10G アクセス端末をオンデマンドですぐに使用できるようにし、3D 光知覚を提供しました。 3D/XR クラウド ライブ ブロードキャスト、究極のクラウド インタラクション、および一連のアプリケーション。 2024 年から 2025 年にかけて、50G PON は商用利用の初期段階に入ります。暫定的な予測によれば、50G PON は 2027 年頃に大規模商用利用の段階に入るでしょう。 2030年までにピークに達するでしょう。 Omdia の予測によると、50G PON ポートの出荷量は 2024 年から 2028 年まで年間 200% の複合年間成長率を維持し、2028 年には主流のブロードバンド テクノロジーになると予想されています。 Dell'Oro Group はまた、50G PON 機器の総収益が 2023 年から 2027 年にかけて 300 万ドル未満から 15 億ドルに増加すると予測しています。 ところで、B50G-PON(Super 50G PON)のITU-T規格G.VHSP.sup(VHSP=Very High Speed PON)である次世代50G-PONが承認されました。 2022 年 9 月に予定されており、現在は前進の初期段階にあります。

█ 最後の言葉

さて、上記は 50G PON の基本的な紹介です。 50G PON (F5G-A) の開発は、ユーザーのニーズの推進と切り離すことができません。現時点では、50G PON も 5G と同様に説得力のある売れ筋のアプリケーション シナリオに欠けており、あまり必要とされる技術とは言えないようです。 5G と比較した場合、50G PON の最大の利点はコストです。そのコストは 10G PON よりも大幅に高くなりますが、それでも 5G よりははるかに低くなります。 Wi-Fi 7 と組み合わせることで、50G PON はユーザーに低コスト、高速、低遅延のインターネット アクセス機能をより簡単に提供できるため、市場に受け入れられやすくなります。 50G PONが上がるかどうかは時間が教えてくれるでしょう。 次回は、互換性と共存ソリューション、波長ソリューション、光モジュール技術革新など、50G PON の主要テクノロジーについて説明します。乞うご期待！ 参考資料: 1.「高速 PON および FTTR の国際標準の進歩」、Huawei 社、「50G-PON テクノロジー ホワイト ペーパー」3. 「チャイナ ユニコム 50G PON パーク アプリケーション シナリオ ホワイト ペーパー」、チャイナ ユニコム、「50G-PON テクノロジーとアプリケーション ホワイト ペーパー」、チャイナ テレコム。 「ギガビットから 10G へ」、Liu Qian、情報通信技術アカデミー、6.「50G PON の開発と 10G 光ネットワークの構築」、Zhang Dechao、チャイナ モバイル; 7.「開発と進化に関するディスカッション」 50G PON テクノロジー」、Zhang Dezhi、チャイナ テレコム; 8. 「50G-PON の主要テクノロジーとアプリケーション要件分析」、Shao Yan、チャイナ ユニコム; 9. 「50G PON、10G の新たな章の幕開け」 Access」、Wu Ying、ZTE; 10、ITU-T、IEEE 公式 Web サイトおよび関連標準文書。 この記事は WeChat 公開アカウントからのものです: Xian Zao Classroom (ID: xzclasscom)、著者: Xiao Zaojun

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