ETSI ISG F5G，即歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會第五代固定網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)規(guī)范工作組于2022年9月新發(fā)布了一份白皮書《F5G Advanced and Beyond》，介紹了F5G向F5G Advanced以及未來的F6G演進(jìn)的驅(qū)動因素、能力維度和關(guān)鍵使能技術(shù)。
2022年10月，World Broadband Association（WBBA）期間，中國聯(lián)通牽頭聯(lián)合20多家國內(nèi)外運(yùn)營商和行業(yè)伙伴發(fā)布了《F5G Advanced產(chǎn)業(yè)白皮書》。
該白皮書明確了F5G Advanced"10Gbps泛在接入、OTN to EverySite、面向算力服務(wù)的低時(shí)延圈、自智光網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)級低時(shí)高可靠及通感一體"的產(chǎn)業(yè)愿景，圍繞"聯(lián)家、聯(lián)企、聯(lián)算和綠色全光底座"四大新場景探討F5G Advanced網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)功能增強(qiáng)及關(guān)鍵能力演進(jìn)，重點(diǎn)定義了F5G Advanced的核心特征、網(wǎng)絡(luò)能力、演進(jìn)路徑及關(guān)鍵技術(shù)支撐，為寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及下一階段演進(jìn)提供了指導(dǎo)。其中，詳細(xì)闡述了F5G Advanced十大關(guān)鍵技術(shù)。
Top1. 400Gbps和800Gbps+超寬技術(shù)
隨著中國"東數(shù)西算"工程正式全面啟動，優(yōu)化東西部間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和樞紐節(jié)點(diǎn)間直連網(wǎng)絡(luò)，成為一項(xiàng)重要的任務(wù)，海外圍繞DC數(shù)據(jù)中心建網(wǎng)也成為趨勢。數(shù)據(jù)中心DCI互連和干線光網(wǎng)絡(luò)流量持續(xù)提升，需要傳送網(wǎng)的傳輸端口速率持續(xù)翻番，并能在距離不變的情況下單纖容量倍增，實(shí)現(xiàn)骨干網(wǎng)絡(luò)大容量傳輸。
400G城域標(biāo)準(zhǔn)也已發(fā)布，定義了200G@C80和400G@C40；400G長距標(biāo)準(zhǔn)在2021年底完成立項(xiàng)，預(yù)計(jì)2024年發(fā)布；800G標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前主要是幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織在討論客戶側(cè)模塊，線路側(cè)及系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)會跟隨產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐步提上日程。
為了適配這一需求，光電產(chǎn)業(yè)需要在光模塊、光譜、光纖以及相應(yīng)的系統(tǒng)調(diào)測領(lǐng)域做關(guān)鍵技術(shù)準(zhǔn)備：
- 光模塊端口速率需要由當(dāng)前的200G提升到400G和800G，同時(shí)要能保持相同或近似的傳輸能力，這就需要在高性能編解碼算法、FEC算法以及非線性補(bǔ)償算法方面進(jìn)行研究。
- 光放在400G階段將從原來的C波段擴(kuò)展到C+L波段，實(shí)現(xiàn)頻譜翻倍，從而可以在譜效率基本不變的情況下，實(shí)現(xiàn)容量翻倍。在頻譜效率面臨瓶頸的情況下，800G代際可繼續(xù)探索更寬頻譜的技術(shù)演進(jìn)路線。
- 新型光纖的研究和探索，包括大有效面積、低非線性的G.654E， 多芯少模光纖，空芯光纖等。
Top2. 端到端波長交換OXC
目前，全球范圍內(nèi)骨干層面均已經(jīng)部署大規(guī)模的ROADM/OXC網(wǎng)絡(luò)，光層調(diào)度逐步向城域匯聚及接入層延伸。相對于傳統(tǒng)的老光層平面，全光網(wǎng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)波長級一跳直達(dá)，減少復(fù)雜電光轉(zhuǎn)化，建立類似"高鐵"大站直達(dá)，無阻塞，超低時(shí)延、全光調(diào)度式"高速立交"，高效疏導(dǎo)業(yè)務(wù)流量，極大提升帶寬調(diào)度效率。面向未來業(yè)務(wù)發(fā)展，全光網(wǎng)絡(luò)調(diào)度和全光交叉單元也面臨了一系列挑戰(zhàn)。
骨干傳輸向高端口、更快調(diào)度、更寬頻譜演進(jìn)；城域網(wǎng)絡(luò)要求更加靈活的部署、更低成本和極簡運(yùn)維成為城域光層動態(tài)化發(fā)展新常態(tài)。針對OXC一系列的技術(shù)挑戰(zhàn)，需要在包括低成本少端口、64D及以上多端口、C+L一體化WSS等進(jìn)行研究。
Top3. 敏捷發(fā)放業(yè)務(wù)協(xié)議
敏捷業(yè)務(wù)發(fā)放協(xié)議：面向全光業(yè)務(wù)入云和入算提供極簡、高效控制協(xié)議
- 業(yè)務(wù)協(xié)議：業(yè)務(wù)路由控制，控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離
- 連接協(xié)議：控制信令隨數(shù)據(jù)通道轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)性能同管道數(shù)量解耦，海量連接快速建立性能保證2B/2H入云業(yè)務(wù)場景中，用戶需要一點(diǎn)/多點(diǎn)接入并連接到多云，OTN邊緣節(jié)點(diǎn)需要通過感知業(yè)務(wù)報(bào)文的目的地址/VLAN，自動映射到對應(yīng)的OSU/ODUk管道中。
同時(shí)OTN邊緣節(jié)點(diǎn)感知業(yè)務(wù)應(yīng)用類型和流量，并根據(jù)應(yīng)用流量模型計(jì)算所需帶寬，自動觸發(fā)對應(yīng)OSU管道帶寬調(diào)整。OTN邊緣節(jié)點(diǎn)通過業(yè)務(wù)協(xié)議實(shí)現(xiàn)企業(yè)端私網(wǎng)地址的轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)通過控制器轉(zhuǎn)發(fā)可以大幅降低對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中間經(jīng)過網(wǎng)元的操作復(fù)雜性。
面向OSU小顆粒度業(yè)務(wù)，斷纖影響的業(yè)務(wù)量會到千級甚至萬級以上，恢復(fù)性能會受到影響。智能路徑計(jì)算單元預(yù)先計(jì)算恢復(fù)路徑并將預(yù)置資源配置到恢復(fù)路徑每個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)斷纖故障時(shí)，連接協(xié)議隨數(shù)據(jù)通道轉(zhuǎn)發(fā)，快速激活帶寬，實(shí)現(xiàn)十毫秒級恢復(fù)性能。
Top4. 光業(yè)務(wù)單元OSU
光業(yè)務(wù)單元（OSU）是OTN網(wǎng)絡(luò)面向城域網(wǎng)大規(guī)模小顆粒專線承載場景演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用更小的時(shí)隙粒度（Mbit/s級），支持海量的彈性硬管道連接，提供可承諾的確定性低時(shí)延，完善的端到端OAM功能，滿足城域網(wǎng)專線承載場景的高品質(zhì)需求。
國內(nèi)和國際標(biāo)準(zhǔn)組織分別積極開展OSU標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定，國內(nèi)CCSA已經(jīng)完成了OSU標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)及技術(shù)方案定義，當(dāng)前技術(shù)方案定義已經(jīng)穩(wěn)定；國際ITU-T 已經(jīng)完成了G.OSU標(biāo)準(zhǔn)的立項(xiàng)、場景需求以及技術(shù)方向的討論，在2022年9月ITU-T SG15全會上達(dá)成眾多的技術(shù)方向共識，為OSU標(biāo)準(zhǔn)制定奠定了基礎(chǔ)。
Top5. 50G PON
2021年9月ITU-T批準(zhǔn)發(fā)布了50G PON標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界普遍認(rèn)可50G PON是下一代PON的主流技術(shù)。ITU-T標(biāo)準(zhǔn)定義的50G PON系統(tǒng)采用點(diǎn)到多點(diǎn)架構(gòu)和時(shí)分復(fù)用技術(shù)，第一版本支持下行50 Gb/s和上行12.5 Gb/s或25Gb/s，未來增強(qiáng)版將支持對稱50 Gb/s。50G PON引入DSP（digital signal processor）彌補(bǔ)器件性能損傷，使能接入帶寬相比10G PON提升5倍。50G PON的業(yè)務(wù)支持能力也得到增強(qiáng)，單幀多burst、注冊窗口消除、Co-DBA(協(xié)作DBA)等技術(shù)降低了傳輸?shù)臅r(shí)延和抖動，PON切片技術(shù)提升了確定性業(yè)務(wù)質(zhì)量保障的能力。
標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布推動了業(yè)界50G PON技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟，預(yù)計(jì)2025年左右開始商用部署。網(wǎng)絡(luò)代際升級，平滑演進(jìn)歷來是關(guān)注重點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)是逐步推進(jìn)的過程，因此需要提供50G PON系統(tǒng)和現(xiàn)網(wǎng)PON系統(tǒng)同ODN共存的技術(shù)方案，局端單PON口MPM（multi-PON module）多模方案是重點(diǎn)研究方向。為了提升50G PON的部署效率，局端設(shè)備需要支持現(xiàn)網(wǎng)同等光功率預(yù)算和端口密度。
當(dāng)前實(shí)現(xiàn)>29dBm光功率預(yù)算、高密PON線卡仍面臨技術(shù)挑戰(zhàn)，研究方向包括新型大功率激光器及高靈敏度接收芯片、低復(fù)雜度DSP算法。
Top6. Wi-Fi 7
Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) 是Wi-Fi 6以及Wi-Fi6E的升級。2022年Wi-Fi 7 Draft2.0定稿，預(yù)計(jì)2024年底完成標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，Wi-Fi 7可以提供超過30Gbps的標(biāo)稱峰值數(shù)據(jù)速率，比Wi-Fi 6快約三倍，同時(shí)Wi-Fi 7仍可向后兼容前代Wi-Fi設(shè)備。
Top7. 集中管控FTTR組網(wǎng)
FTTR是將光纖進(jìn)一步延伸至家庭/小微企業(yè)內(nèi)部的每一個(gè)房間，通過光纖構(gòu)建信息基礎(chǔ)設(shè)施，圍繞業(yè)務(wù)體驗(yàn)保障為室內(nèi)每個(gè)區(qū)域提供高質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)。FTTR由主設(shè)備、從設(shè)備和室內(nèi)光纖分布式網(wǎng)絡(luò)三部分組成。
全屋一張網(wǎng)穩(wěn)定高品質(zhì)體驗(yàn)是FTTR的關(guān)鍵目標(biāo)。針對傳統(tǒng)室內(nèi)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)不可控、不穩(wěn)定等關(guān)鍵問題，F(xiàn)TTR通過中心化的一張網(wǎng)管控架構(gòu)，依托業(yè)務(wù)與連接協(xié)同、光+Wi-Fi協(xié)同、Wi-Fi集中控制等多層次技術(shù)增強(qiáng)，使能整網(wǎng)的Wi-Fi AP在頻域、時(shí)域、空域等多維度精準(zhǔn)協(xié)同，從而提供整網(wǎng)一致穩(wěn)定的聯(lián)接體驗(yàn)以及零丟包無感的漫游體驗(yàn)。權(quán)衡業(yè)務(wù)體驗(yàn)需求以及設(shè)備資源限制，獲取最優(yōu)的光與Wi-Fi協(xié)同機(jī)制、Wi-Fi集中管控算法需要持續(xù)的探索研究。
全屋一張網(wǎng)極簡運(yùn)維是FTTR的發(fā)展基礎(chǔ)。一張F(tuán)TTR網(wǎng)簡化為一個(gè)管理點(diǎn)，支持一鍵式業(yè)務(wù)發(fā)放及智能運(yùn)維。FTTR一張網(wǎng)運(yùn)維框架和管理模型有待業(yè)界共同研究和定義。一方面，F(xiàn)TTR高品質(zhì)連接是家庭及小微企業(yè)智慧應(yīng)用的基石；另一方面，廣泛分布的光纖和設(shè)備本身也具備感知和計(jì)算能力，成為產(chǎn)生數(shù)據(jù)的源頭和數(shù)據(jù)處理的資源，F(xiàn)TTR未來有巨大的潛力提供智慧服務(wù)從而增加網(wǎng)絡(luò)價(jià)值。
Top8. PON多維切片
從Wi-Fi空口、ONU以太網(wǎng)口，到OLT網(wǎng)絡(luò)側(cè)出口，實(shí)現(xiàn)E2E切片保障SLA體驗(yàn)。并通過應(yīng)用SLA要求的精準(zhǔn)感知，實(shí)現(xiàn)切片動態(tài)創(chuàng)建和資源按需調(diào)度等，實(shí)現(xiàn)SLA可承諾可視可管，支撐單纖端到端綜合業(yè)務(wù)承載。同時(shí)通過家庭/企業(yè)內(nèi)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、光接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)頻分等技術(shù)匹配毫秒級及更低的微秒級確定性低時(shí)延需求。
端到端的切片涉及到從接入側(cè)的ONU、OLT網(wǎng)絡(luò)側(cè)出口，通過合理的組合網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)設(shè)備的切片，并實(shí)現(xiàn)切片動態(tài)創(chuàng)建和資源按需調(diào)度等，構(gòu)成端到端的行業(yè)專網(wǎng)切片實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)多用為不同的行業(yè)用戶提供差異化承載服務(wù)。
Top9. 智能原生，自智網(wǎng)絡(luò)
電信管理論壇（Telecom ManagementForum，TM Forum）的自智網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目（Autonomousnetworks (AN) Project）制定針對自智網(wǎng)絡(luò)的總體框架和分級標(biāo)準(zhǔn)做了定義。另外，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（European Telecommunication StandardsInstitute，ETSI）則從面向資源的業(yè)務(wù)（ResourceFacing Service，RFS）的角度，研究和標(biāo)準(zhǔn)化如何實(shí)現(xiàn)端到端網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)的自動化管理，以及人工智能在自智網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。目前，TM Forum、ETSI、CCSA的各相關(guān)項(xiàng)目和工作組，以及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織，已經(jīng)成立了跨標(biāo)準(zhǔn)組協(xié)同組織，共同研究和標(biāo)準(zhǔn)化自智網(wǎng)絡(luò)，推動自智網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在光網(wǎng)絡(luò)等不同領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)落地。
Top10. 通感一體化
- 光 纜數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)
光通信系統(tǒng)中的設(shè)備網(wǎng)元一般難以有效監(jiān)控光纜網(wǎng)等無源基礎(chǔ)設(shè)施啞資源的健康度和運(yùn)營狀態(tài)，運(yùn)營商對機(jī)房光纖配線架（ODF）和室外光交箱的端口占用狀態(tài)和跳纖連接關(guān)系長期缺乏行之有效的數(shù)字化管理手段。隨著傳感器、人工智能和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基于各類手持終端設(shè)備開發(fā)的數(shù)字化信息采集和處理工具，及具備光纖質(zhì)量監(jiān)控和光纜態(tài)勢感知能力的智能化設(shè)備板卡，結(jié)合先進(jìn)高效的計(jì)算視覺和機(jī)器視覺算法，將為運(yùn)營商及其他光纜網(wǎng)業(yè)主提供實(shí)時(shí)、精確的無源設(shè)施點(diǎn)、光纖、光纜等海量啞資源的數(shù)字化錄入、稽核和同步功能。同時(shí)，針對光纜線路總里程占比最高的運(yùn)營商本地網(wǎng)主干和配線光纜段，基于底層光電器件和基礎(chǔ)材料的創(chuàng)新突破，已有設(shè)備廠商實(shí)現(xiàn)了對千兆光網(wǎng)"端到端"光路資源的可視、可管，并逐步成為未來光纜網(wǎng)接入段運(yùn)維管理的發(fā)展方向。
- 光纖傳感關(guān)鍵技術(shù)
光纖傳感利用光在經(jīng)過光纖時(shí)的物理性質(zhì)來檢測振動、溫度、應(yīng)變和其他參數(shù)的變化。光纖傳感利用光纖作為傳感器，在光纖沿線創(chuàng)建數(shù)千個(gè)連續(xù)的傳感器點(diǎn)。這稱為分布式光纖傳感�；驹硎鞘褂脴�(biāo)準(zhǔn)或特定光纖，通過拉曼、瑞利和布里淵分布式光纖傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)測量。
與傳統(tǒng)的機(jī)電和電子傳感器相比，光纖傳感有著一系列的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)以抗電磁干擾、耐腐蝕、易集成、本質(zhì)安全、距離遠(yuǎn)、精度高等特點(diǎn)，在大型工程項(xiàng)目中應(yīng)用優(yōu)勢明顯，已被人們廣泛關(guān)注，并在各個(gè)行業(yè)涌現(xiàn)出大量成熟應(yīng)用案例，如油氣管道入侵監(jiān)測、大型園區(qū)及軌道交通周界安全、橋梁大壩等大型土木工程結(jié)構(gòu)安全檢測，隧道等軌道安全監(jiān)測等。
隨著窄線寬光源性能持續(xù)提升，多載波技術(shù)，脈沖編碼，特種感應(yīng)光纖等新技術(shù)的成熟應(yīng)用，疊加人工智能處理光纖傳感產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)事件自動識別，使光纖傳感適應(yīng)于更多場景，并持續(xù)提升光纖傳感覆蓋距離，感知精度，事件識別準(zhǔn)確率等關(guān)鍵性能指標(biāo)。
- Wi-Fi傳感關(guān)鍵技術(shù)
受到使用環(huán)境的影響，Wi-Fi信號在傳輸過程中存在干擾、衰落、多徑等效應(yīng)，從而限制了Wi-Fi傳感識別的精度和準(zhǔn)確率�；赪i-Fi信號傳播的特點(diǎn)，持續(xù)提升Wi-Fi感知的精度和準(zhǔn)確率是業(yè)界研究的熱點(diǎn)。為了提升Wi-Fi感知的精度，可以通過匹配人體精細(xì)化特征的信號波形和序列設(shè)計(jì)使得信號能反應(yīng)人體特征的細(xì)微變化，也可以使用多MIMO天線技術(shù)獲取更多維的無線信道信息，采用更短波長的毫米波也是有潛力的方向。為了提升Wi-Fi感知準(zhǔn)確率，可以增強(qiáng)環(huán)境抗干擾技術(shù)以避免統(tǒng)計(jì)特征被干擾淹沒，或者探索多AP節(jié)點(diǎn)間同步與協(xié)調(diào)技術(shù)以獲取整網(wǎng)更準(zhǔn)確和豐富的信息。
本文內(nèi)容參考《F5G Advanced產(chǎn)業(yè)白皮書》 
