الجيل الجديد من تكنولوجيا الألياف ذات النطاق العريض - 50G PON

F5ز و F5G-A

في فبراير 2020، روجت ETSI لنظام تكنولوجيا شبكة الاتصالات الثابتة استنادًا إلى 10G PON+FTTR، وWi-Fi 6، و200G للإرسال/التقارب البصري، وOXC وغيرها من التقنيات، وأطلقت عليه اسم F5G، أي شبكات الجيل الخامس الثابتة.

F5G هو نتاج 'عملية النسخ' في صناعة الشبكات الثابتة إلى 5G.فهو يبسط طريقة التسمية بين الأجيال، ويجمع بعض التقنيات، ويسهل التسويق والترويج.

الجدول 1: مقارنة الاختلافات F1G-F5G.

منذ العام الماضي، كانت صناعة الاتصالات بأكملها تناقش تطور نصف جيل يعتمد على 5G-5G-A.جانب صناعة الشبكات الثابتة، أيضًا وفقًا للنموذج، متبوعًا بـ 5G-A، كتطور صغير بين الأجيال لـ F5G.

في نوفمبر من العام الماضي، أصدر المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) رسميًا 'تعريف الجيل المتقدم F5G'، والذي يقترح بوضوح معيار الأجيال والخصائص الرئيسية لـ 5G-A. وفقًا للمعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI)، يضيف FGG-A ثلاث ميزات جديدة (GAO، وRRL، وOSV) إلى الميزات الثلاثة الحالية لـ F5G (eFBB، وFFC، وGRE).كما هو مبين في الصورة أدناه:

الشكل 1: ست ميزات لـ 5G-A.

وفقا للفكرة، F5G-A يمكن أن يوفر 10 أضعاف عرض النطاق الترددي، 10 أضعاف كثافة اتصال الألياف، 10 أضعاف كفاءة الطاقة، موثوقية 99.9999٪، إدراك دقيق على مستوى المتر، تأخير أقل من مللي ثانية وشبكة مستقلة على مستوى L4 وسلسلة من القدرات لتلبية احتياجات المستخدم بشكل أفضل احتياجات الوصول إلى النطاق العريض.مزيد من تحقيق 'الألياف إلى كل مكان'.

شكل 2:خطط الإصدار اللاحقة لـ F5G.

50G بون التطور القياسي

F5G-A هو تطور مهم للغاية.ال 50 جرام بون هي التكنولوجيا التمكينية الرئيسية لهذا التطور.بعد ذلك، دعونا نلقي نظرة على كيفية ولادة معيار 50G PON.تحدثنا في المقالة السابقة عن عصر 10G PON، وهو عصر النطاق العريض الحالي جيجابت.

الشكل 3: تطور شبكة PON.

10G ليست نهاية تقنية PON.منذ عام 2012 تقريبًا، اتفقت الصناعة على أن تقنية PON تحتاج إلى التطور إلى معدلات أعلى.في ذلك الوقت، كان هناك نوعان من أفكار التطور، أحدهما كان لتحسين معدل الطول الموجي الفردي، والآخر كان استخدام التراكب متعدد الموجات.

ال IEEE (معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات) أخذ القيادة.لقد قاموا ببناء NG-EPON الذي قام بتنفيذ الوصلة الهابطة 25G والوصلة الصاعدة 10/25G على ألياف واحدة، ويدعم التوافق مع 10G EPON.يمكن تحقيق 25 جيجابت في الثانية، من خلال تقنية التراكب متعدد الأطوال الموجية وربط القنوات، بمعدلات 50 جيجابت في الثانية أو حتى 100 جيجابت في الثانية.

في يوليو 2015، بدأت IEEE في تطوير معيار لتقنية 25G/50G/100G EPON، المسمى IEEE 802.3ca.لاحقًا، نظرًا لأن 100G كانت صعبة للغاية، تم حذفها، وتم الاحتفاظ فقط بـ 25G و50G.

شكل 4:آي إي إي 802.3ca

انظر إلى FSAN وITU-T.

بعد الانتهاء من معيار XG(S)-PON، بدأت FSAN قريبًا في الدراسة القياسية لـ NG-PON2 (NG-PON1 هو 10G PON السابق، بما في ذلك 10G GPON و10G EPON)، على أمل تحقيق الوصلة الهابطة 40G و40G/10G الوصلة الصاعدة.

في ذلك الوقت، كانت البدائل التقنية السائدة لـ NG-PON2 تتضمن TDMA-PON عالي السرعة، وTWDM-PON، وOFDM-PON، وWDM-PON.

بعد التحليل والمقارنة، في أبريل 2012، قررت FSAN اعتماد تقنية TWDM-PON كتطبيق لـ NG-PON2.

TWDM هو TDM+WDM، مضاعفة بتقسيم الزمن + مضاعفة بتقسيم الطول الموجي.يعتمد TWDM-PON وضع تراكب الطول الموجي 4/8، الطول الموجي الفردي 10G TDM، ويمكن أن يحقق معدل 4 × 10 جيجابت في الثانية.

تم الانتهاء من هذا المخطط، الذي طوره قطاع تقييس الاتصالات باعتباره سلسلة معايير G.989.x، في عام 2015. وبعد اكتمال المعيار، اعتمد عدد قليل من المشغلين هذا المخطط.بسبب هذه الطريقة لتراكب الطول الموجي، ستؤدي إلى ارتفاع تكلفة الأجهزة الضوئية القابلة للضبط، كما أن نضج النظام للحل ليس كافيًا.لاحقًا، مع النضج السريع والتطبيق واسع النطاق لسلسلة صناعة إيثرنت عالية السرعة، أصبحت بنية التراكب N * 10G غير متفائلة بشكل متزايد.لقد عززت الصناعة تدريجياً تصميمها على التطور في اتجاه السرعة العالية للموجة الواحدة.بمعنى آخر، لا تستخدم 'TDM+WDM'، فقط 'TDM'.إذا قمت بموجة واحدة، فسيكون 100G صعبًا للغاية، والتحسين 25G ليس واضحًا (قريبًا للترقية، وإهدار المال والوقت).ثم، الخيار الأفضل، بالطبع، هو 50G PON.

الشكل 5: مقارنة بين أبرز 25 جرام/50 جرام/100 جرام.

في فبراير 2018، وبموجب اقتراح مشترك للصناعة الصينية، أطلق ITU-T SG15 Q2 رسميًا مشروعًا لمعيار سلسلة 50G TDM PON أحادي القناة، المسمى 'G.SP (G.Higher Speed ​​PON)'، و ومن المخطط أن تكون لديها القدرة التجارية في عام 2025.

الشكل 6: تطوير شبكة PON.

ومن الجدير بالذكر أن نوكيا أكثر ثباتًا على 25G.وبعد أن تم حظر مشروع ITU-T، ذهبوا إلى مكان آخر وأنشأوا بروتوكول 25G Symmetric PON متعدد المصادر (25GS-PON MSA) في أكتوبر 2020. وانضمت العديد من الشركات، بما في ذلك الشركات الكبيرة مثل AT&T.دعونا نعود إلى 50G بون.عند إنشاء معيار 50G PON، فإنه يتضمن بشكل أساسي 4 أجزاء، كما هو موضح في الجدول التالي:

طاولة 2:50G بون القياسية

في 23 أبريل 2021، اعتمدت الجلسة العامة للجنة الدراسات 15 لقطاع تقييس الاتصالات معايير 50G PON، بما في ذلك: G.9804.1 Amd1 (المتطلبات)، وG.9804.2 (طبقة البروتوكول المشتركة)، وG.9804.3 (معيار الطبقة المادية).ومن أجل دعم التعايش بين أجيال متعددة من تكنولوجيات PON، قام قطاع تقييس الاتصالات أيضًا بتطوير معيار يسمى G.9805.وباختصار يظهر الجدول التالي:

طاولة 3:G.9805 معيار

من عام 2021 إلى عام 2023، تمت دراسة معيار 50G PON ومراجعته واحدًا تلو الآخر.وفي عام 2023، اعتمدت الجلسة العامة للجنة الدراسات 15 لقطاع تقييس الاتصالات G.9804.3 Amd.2، بمناسبة اكتمال النظام القياسي الدولي 50G PON.

الشكل 7: تطوير معيار G.9805.

تم أيضًا إكمال معيار التعايش متعدد الأجيال (G.9805) إلى حد كبير خلال هذه الفترة، مما وضع الأساس للتطور السلس للمعيار إلى 50G-PON بين الأجيال المختلفة.يدعم 50G PON التوافق والتعايش مع 10G EPON، مما يفضي إلى تطبيع مسارات IEEE ومسارات ITU-T، وله فوائد كبيرة للسلسلة الصناعية.على الرغم من أن IEEE لا تزال تأمل في الالتزام بخط Ethernet الخاص بها وعدم 'دمجه'، كأكبر سوق PON في العالم، إلا أنه من الصعب انتهاك إرادة القوة الصناعية الصينية.والتقارب مع خط قطاع تقييس الاتصالات هو الاتجاه العام.)

شكل 8: تطوير معيار G.9805.

لتعزيز قدرات PON بشكل أكبر، هناك معياران آخران قيد التقدم.أحدهما هو G.up.ponlatency لزمن الوصول المنخفض، والآخر هو G.up.ponslicing للتقطيع.وفيما يتعلق بمعايير الصناعة المحلية، فإن CCSA TC6 هي المسؤولة عن الصياغة.في الوقت الحاضر، تم إصدار 50G PON بشكل عام، والطبقة المادية، وطبقة TC وسلسلة أخرى من معايير الصف، وتم وضع معايير الاختبار، ومن المتوقع أن يتم تطويرها بحلول 2024-2025؛تم تقديم معيار الصف ثنائي الوضع 50G-PON، ومعيار الصف ثنائي الوضع 10G/50G للموافقة عليه، ومن المتوقع تطوير الوضع الثلاثي G/XG(S)/50G بحلول عام 2024-2025.

طاولة 4: يارد / تي 4300.1/2/3-2023

بشكل عام، كان المعيار الدولي للموجة الواحدة 50G PON (50G TDM PON) ومعيار الصناعة المحلية جاهزين بشكل أساسي، مما يخلق الظروف للترويج الشامل للاستخدام التجاري لسلسلة الصناعة الأولية والنهائية.

سيناريو التطبيق لـ 50G PON.

يوفر 50G PON سرعة وصول تبلغ 10 جيجابت، لذلك يجب أن نسأل، ما هو سيناريو التطبيق الخاص به؟

في الوقت الحاضر، لا يزال تعريف الصناعة لسيناريوهات تطبيق 50G PON يتركز في النطاق العريض المنزلي والمؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم والمتنزهات والسيناريوهات الصناعية وغيرها. النطاق العريض المنزلي، مخصص بشكل أساسي لتلبية احتياجات الفيديو فائقة الوضوح بدقة 8K (وما فوقها) وAR/VR/XR والعين المجردة ثلاثية الأبعاد وغيرها من الاحتياجات.

بشكل عام، عرض النطاق الترددي للاتصال بجهاز XR واحد ليس مرتفعًا (380 ميجابت في الثانية أو نحو ذلك)، ويكفي 10G PON.يعد اعتماد 50G PON أكثر ضرورة للحاجة إلى عدة متزامنة، أي أن العديد من الأشخاص يستخدمون أجهزة XR في نفس الوقت.على سبيل المثال، يشارك العديد من أفراد العائلة في تفاعل لعبة XR.

المؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم، تستخدم بشكل أساسي للمكاتب السحابية لسطح المكتب ومؤتمرات الفيديو والقرص السحابي للمؤسسات وأغراض أخرى.تدفع الصين الآن الإجراء الخاص للتمكين الرقمي للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم، ويمكن أن يصبح 50G PON قاعدة التحول الرقمي للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة. سيناريوهات الحديقة، مثل المؤسسات الكبيرة والمستشفيات والمدارس والمصانع والموانئ. في المدارس، يوجد العشرات من الطلاب في الفصل الدراسي، ويستخدم العديد من الأشخاص تدريس الواقع الافتراضي في نفس الوقت، الأمر الذي سيكون له طلب على الوصول إلى النطاق الترددي.

الشكل 9: تدريس الواقع الافتراضي.

مشهد المستشفى أكثر تعقيدًا.بالإضافة إلى السجلات الطبية الرقمية التقليدية وما إلى ذلك، هناك بعض التطبيقات الجديدة لشبكات النطاق الترددي الكبيرة.

تشمل الأمثلة عرض الصور والعرض الرقمي.تحتوي معدات التصوير بالمستشفيات على كمية كبيرة من البيانات، بما في ذلك التصوير متعدد الوسائط والتصوير التداخلي وما إلى ذلك.من خلال الشبكة الضوئية 10 جيجابت مثل 50G PON، يمكنها مساعدة العاملين في المجال الطبي على عرض البيانات ونقلها.

الآن يدفع المشغلون FTTR.في المستقبل، مع زيادة عرض النطاق الترددي للوصول، قد يدخل تدريجياً مرحلة FTTD.

D هو الجهاز، أي أن الألياف الضوئية سيتم توصيلها مباشرة بمحطة المستخدم (مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المنزلية وما إلى ذلك)، مما يؤدي إلى التخلص تمامًا من كابل الشبكة.

شكل 10: رسم تخطيطي لشبكة الوصول FTTx.

ثم هناك سيناريو التصنيع الصناعي، وهو محور تطوير 50G PON الحالي، وذلك بشكل أساسي للحصول على البيانات والتحكم الصناعي والأتمتة والتفاعل بين الإنسان والحاسوب والأقسام الفرعية الأخرى.تشتمل سيناريوهات التقسيم الفرعي هذه على متطلبات صارمة فيما يتعلق بتأخير الإرسال وأمن الشبكة.في القطاع الصناعي، من المرجح أن تعمل تقنية 50G PON على دفع الألياف من شبكات المكاتب اليومية إلى شبكات إدارة الإنتاج وشبكات حقول الإنتاج، وفي النهاية إلى الاتصال داخل الماكينة.

شكل 11: الروبوت الصناعي.

سيؤدي إلى الانتقال من FTTR إلى FTTM.M هو للآلة، وهو ما يعني آلة.إنه يشبه إلى حد ما FTTD.الآن، هناك أيضًا فكرة FTTThing، الألياف الضوئية لكل شيء.بالإضافة إلى السيناريوهات المذكورة أعلاه، أصبح 50G PON للتمرير الخلفي لمحطات 5G الأساسية الصغيرة أيضًا خيارًا (FTCell، الألياف إلى المحطة الأساسية).

إذا تم السماح بنسبة طيفية تبلغ 1:64، فيمكن لبطاقة خط PON ذات 8 منافذ 50G أن تدعم 512 محطة قاعدة صغيرة 5G.إذا كانت كل محطة قاعدة صغيرة 5G تبلغ سرعتها 1 جيجابت في الثانية وفقًا لمنفذ واحد بسرعة 40 جيجابت في الثانية، فهذا يعني أن منفذ 50G PON الفردي يمكنه تلبية احتياجات التمرير الخلفي لـ 40 محطة قاعدة صغيرة 5G.وهي كافية للتغطية الداخلية العامة للمباني.

التطوير التجاري لـ 50G PON

في السنوات الأخيرة، نفذ المشغلون المحليون بعض الأعمال التجريبية لتكنولوجيا 50G PON.

في 27 مارس 2023، أكمل معهد أبحاث الاتصالات الصينية أول تطبيق تجريبي للتطبيق الصناعي 50G-PON في شركة Jiangsu Yongding Opto-Electronics، حيث أخذ زمام المبادرة في اعتماد التكنولوجيا الضوئية الكاملة 50G-PON/XG-PON ثنائية الوضع، والتحقق من 50G. -PON في AOI الصناعية (الفحص البصري الآلي).الفحص البصري التلقائي) فحص الجودة وسيناريوهات أعمال الإدارة الرقمية للمصنع.

في نوفمبر 2023، أكملت شركة China Mobile بنجاح أول عرض تطبيقي متماثل لتطبيقات الوصول إلى الهاتف المحمول الثابت 50G PON في العالم في نانجينغ بمقاطعة جيانغسو.أكملت شركة Beijing Unicom التحقق من تطبيق الابتكار FGG-A 50G PON.أكملت شركة Beijing Telecom عملية التحقق من المشروع التجريبي.

في مارس 2024، أخذت شركة Shanghai Telecom زمام المبادرة في بناء 5G - أول 'منطقة عرض النطاق العريض السحابية 10 جيجابت' في العالم تعتمد على 50 جيجابت، والتي أدركت الاستخدام الفوري لمحطات وصول 10 جيجابت عند الطلب، ويمكن أن توفر سلسلة A من التطبيقات مثل إدراك الضوء ثلاثي الأبعاد، والبث المباشر السحابي ثلاثي الأبعاد/XR، ​​والتفاعل السحابي الشديد.

وفي الفترة 2024-2025، ستدخل 50G PON المرحلة الأولية التجارية.وفقًا للتوقعات الأولية، ستدخل 50G PON مرحلة الاستخدام التجاري على نطاق واسع حوالي عام 2027. وبحلول عام 2030، ستصل إلى ذروتها.

وفقًا لتوقعات Omdia، ستحافظ شحنات منافذ 50G PON على معدل نمو سنوي مركب يبلغ 200٪ سنويًا بين عامي 2024 و2028، وستصبح تكنولوجيا النطاق العريض السائدة بحلول عام 2028.

تتوقع مجموعة Dell'Oro أيضًا أن ينمو إجمالي إيرادات أجهزة 50G PON من أقل من 3 ملايين دولار إلى 1.5 مليار دولار من عام 2023 إلى عام 2027.

بالمناسبة، الجيل التالي من 50G-PON، أي معيار ITU-T G.VHSP.sup (VHSP = PON عالي السرعة جدًا) لـ B50G-PON (super 50G PON)، تم اقتراحه في سبتمبر 2022 و حاليًا في المراحل الأولى من الترقية.

نهاية

هذه هي المقدمة الأساسية لـ 50G PON. لا يمكن فصل تطوير 50G PON (5G-A) عن طلب المستخدم.في الوقت الحاضر، تفتقر 50G PON، مثل 5G، إلى سيناريو تطبيق انفجار مقنع، وليست تقنية مطلوبة بشدة. بالمقارنة مع 5G، فإن أكبر ميزة لـ 50G PON هي التكلفة.على الرغم من أنها ستكلف أكثر بكثير من 10G PON، إلا أنها ستظل أقل بكثير من 5G.من خلال الاقتران مع Wi-Fi 7، يكون 50G PON أسهل لتزويد المستخدمين بقدرات الوصول إلى الإنترنت منخفضة التكلفة وعالية السرعة وزمن الوصول المنخفض، كما أنه مقبول بسهولة أكبر من قبل السوق.

FCST - أفضل FTTx، حياة أفضل.

لقد تم تصميم وتصنيع وsupيكذب مكونات سلبية للألياف الشبكات الضوئية منذ عام 2003. كل ما نقوم به في FCST مصمم لتوفير حلول فعالة وبسيطة ومبتكرة لحل المهام المعقدة.

نحن نقدم 4 حلول

lحل FTTH ODN

lحل تركيب الكابلات تحت الأرض

lحل تركيب الكابلات الهوائية

lأدوات الألياف وحلول الاختبار

كمورد لحلول FTTx، يمكننا أيضًا تنفيذ ODM وفقًا للمشروع.سنواصل الابتكار والمساهمة بشكل أكبر في بناء شبكة الألياف الضوئية العالمية.