PON+，F5G技术创新和商业实践

  全球宽带接入光纤化加速，中国引领千兆新阶段

  过去10年，全球固定宽带用户规模增长了10倍，由2011年的0.77亿增至2020年的7.33亿，其中FTTx用户占比由2011年的13.2%增至2020年的58.6%(源自Omdia 2020年数据)。“宽带中国”战略实施以来，我国光纤宽带接入实现超越发展，建成全球规模第一的光纤宽带网络，工业和信息化部2021年4月数据显示：我国固定宽带接入用户突破5亿，其中FTTH/O用户占比达94%，百兆普及率约91%。光纤宽带接入网络和水、电、煤气一样，成为人们生活不可或缺的基础设施。我国从铜线接入的追随者跃升为光纤接入的领导者。

  固定宽带接入的光纤化和基础设施化有力支撑了社会发展，并积极促进经济增长。根据Omdia2020年全球光纤发展报告，家庭宽带渗透率每增加10%，促进GDP增长0.25%~1.5%，接入速率翻番则再增长0.3%。我国宽带接入大提速的同时大降费，中国信通院《中国宽带发展白皮书(2020年)》指出，我国家庭用户月均宽带支出较6年前下降35%以上，中小企业宽带和专线平均资费较2年分别下降近37%和29%，总体保持全球较低资费水平。

  2021年3月，工业和信息化部发布“双千兆”网络协同发展行动计划(2021—2023年)，按下了接入千兆化和宽带网络升级的加速键，明确2023年实现城市家庭千兆光纤网络覆盖率超过80%，10G PON端口占比达到25%，500Mbps及以上用户占比达到25%;并提出“双百”目标，即建成100个千兆城市，打造100个千兆行业虚拟专网标杆工程。当前我国500Mbps及以上用户规模已超过一千万。

  2020年2月，ETSI(欧洲电信标准协会)发起成立了面向固网的F5G研究组织和标准体系，致力于研究固定宽带网络的代际演进和长期发展。F5G提出从全光连接FFC(Full-Fibre connection)、增强型固定宽带eFBB(Enhanced Fixed Broadband) 、可保证与可靠体验GRE(Guaranteed Reliable Experience)三个应用场景定义第五代固定网络，围绕10G PON和Wi-Fi 6等核心技术升级应用，推动从光纤到户迈向光联万物。F5G目前有包括中兴通讯在内的64家会员参与，“中国籍”会员是F5G最为核心和活跃的成员。

  深入家庭光纤化，构筑数字家庭坚实底座

  实现千兆价值，仅千兆光纤到户是远远不够的，最终目标是保证用户使用4K/8K视频、云VR、智慧家庭等千兆业务时的真实体验。家庭网络是实现千兆体验和千兆价值的关键。

  当前，家庭网络还存在诸多瓶颈。如90%以上存量的百兆和老旧光猫亟需升级换代;Wi-Fi路由器向Wi-Fi 5、Wi-Fi 6迭代速度快，而80%家庭网关发货仍为Wi-Fi 4，仅支百兆速率，可能成为Wi-Fi瓶颈;家庭网络中很大比例为四芯5类线，仅支持100Mbps以下速率，且根据市场抽查结果，市场上超50%的网线质量不合格，某运营商省份调研数据显示，一半的家庭内部网线可传输速率低于200Mbps;此外，还普遍存在房间内无布线和部署难、设备布放位置不佳、忙时受邻居同频设备干扰严重等问题。

  针对以上问题，中兴通讯推出家庭全光纤布线组网HOL(Home Optical LAN)方案，该方案是构建未来家庭网络的最佳选择。光纤到家变成光纤在家，通过暗管/空管穿纤、微型线槽、隐形光缆等工程方案将光纤铺设到每一个房间，配合10G PON和Wi-Fi 6全光家庭网关和Wi-Fi 6光路由器的Mesh化部署，实现1小时施工，20年使用。目前中兴通讯HOL全屋光纤组网方案已成熟商用，HOL产品已迭代至第二代，在20省市开展试点，并助力运营商发布三千兆融合套餐产品。

  PON+技术创新和能力增强，筑基行业和园区数字化

  追根溯源，PON技术之所以能在家庭宽带场景取得巨大成功，和其技术特点密不可分。基于光纤介质的光通信技术在传输距离、带宽速率、系统容量、交换能力、单位能耗、环境适应性和抗电磁干扰等各方面具备优越性和长期潜力。而PON技术是光通信技术体系和ITU-T标准体系的重要一员，具备“光的基因”，同时适应“以太”环境，并借助无源、P2MP拓扑等差异化特性脱颖而出，成为光接入网的代名词。

  面向行业和园区场景应用，PON仍然具备综合优势。首先，组网架构简单，光纤和波长占用少，具备多业务融合接入能力;第二，具备资源覆盖广泛、灵活快捷、抗电磁干扰性、高低温适应性，防水防爆、稳定可靠、绿色节能等工程部署优势;第三，具备易用易维优势，开通和运维系统化自动化程度高;第四，经过十多年大规模成熟商用积累，具有专业人力资源和经验技能优势;第五，我国的PON产业已做到全球领先和自主可控。

  工信部“双千兆”网络协同发展行动计划(2021—2023年)提出打造100个千兆行业虚拟专网标杆工程，鼓励基础电信企业结合行业需求，在工业、交通、电网、教育、医疗、港口、应急公共服务等典型行业开展千兆虚拟专网建设。

  面向行业和园区应用，PON技术也面临更高能力挑战。首先是确定性低时延要求：行业VR应用、工业操控、机器视觉、5G小基站及基于云的实时强交互业务应用相比传统上网等业务要求时延降至1/10，从原100ms级降低至10ms级，并且要求高精度时钟传递、高同步性和低抖动，即确定性要求;第二是安全可靠性要求：和互联网宽带接入场景不同，在专线专网场景普遍要求冗余组网保护、业务隔离专属保障及业务和数据不出园区的本地化处理。

  为此，中兴通讯提出PON+理念，对F5G标准体系进行全面具体的诠释，并且进行系统化的技术创新，实现覆盖、确定低时延、算力、安全可靠性和虚拟化等能力的全面增强(见图1)。

图1 PON+，F5G技术创新和能力增强

  - PON+覆盖增强

  10G PON+HOL+Wi-Fi 6 Mesh增强家庭覆盖;POL无源光局域网和ODN预端接增强行业和园区覆盖;室外一体化OLT和PRU(PON Remote Unit)增强不确定性和碎片化覆盖。

  - PON+低时延增强

  中兴通讯首创低时延PON，通过对PON标准机制的改进，实现1:32分光比20km上行最大时延稳定降低80%+;并进一步通过在TDM PON网络中引入WDM技术提供确定极致低时延。Wi-Fi 6 Smart QoS优化Wi-Fi时延，实测游戏时延降低70%;Mesh ZSR算法优化实现Wi-Fi漫游切换的稳、准、快。

  - PON+算力增强

  中兴通讯首创OLT内置轻量级刀片，具备通用开放能力，采用X86和NP算网一体架构，实现接入+路由+计算3合1功能，具备L3路由组网和本地分流能力;可灵活快捷部署，提升空间供电利用。围绕业务质量和用户体验提升，已实现OLT内置CDN，视频内容下沉;OLT内置MEC，本地化应用加速;OLT内置A-SA(Access service Analysis)接入业务质差分析和主动运维等应用。

  - PON+安全可靠性增强

  方案提供ERPS、Type D及手拉手组网保护和全冗余能力。内生的链路层密钥和加密机制，上行瞬时独享的时隙分配机制，及设备注册认证机制等;提供自主研发芯片、自主品牌光模块、软件系统等，确保底层安全。

  - PON+虚拟化增强

  顺应网络SDN/NFV演进和云网融合发展趋势，增强PaaS、Netconf/Yang、Slice、Telemetry等能力。

  F5G应用实践

  中兴通讯不仅大力倡导PON+技术能力筑路F5G，同时也在积极践行F5G的商业成功之路，全面参与全光社区、全光园区、全光校园、全光工厂等建设。目前中兴通讯的全光接入方案已有企业园区、高校、普教、医院、政务、智造等500多个成功应用案例。

  低时延PON在苏州现网固移融合及小基站接入场景成功验证;OLT一网多用在银川探索“全光智慧社区”基础网络建设新路，该项目工程综合造价降低75%，OLT端口利用率提升9%;OLT内置Access CDN帮助舟山海岛用户改善视频体验;POL+OLT内置MEC帮助中通客车构建固移融合的智能网联公交和5G无人远程驾驶园区，UPF本地化分流80%，自动驾驶辅助，时延降低90%+，车路协同，高清地图实时同步;PON+Wi-Fi覆盖增强在重庆构建有线无线一网通校园网，一纤一机多户，统一账号认证漫游，并助力广西、安徽、山西等多地智慧教育;工业PON和POL帮助“坚强电网”和“智能工厂”构建新型的企业内部和生产现场基础网络。

  中兴通讯持续深入思考PON+ToB的竞争优势和商业模式。首先，我们建议发挥PON相比以太网的技术工程优势，加快传统的企业以太网络向新型的POL全光局域网升级演进。相比以太网，PON产业自主能力更强，技术门槛更高，合作生态更集聚，商业链条更短。其次，建议参考家庭千兆全融合业务模式，打造面向企业的城域/广域专线+5G+POL双专网+云和MEC的全融合网络和全融合业务模式。

  展望未来，我们坚信光纤接入将更加基础设施化。我们愿携手运营商，以光联百业为愿景，构筑全社会数字经济的F5G底座，将PON的成功延续到下一个10年。