通信世界网消息（CWW）光接入网络在通信网络中承担了重要角色，实现了多种业务的综合接入和承载。业务需求的不断发展，例如高清视频业务的超大带宽需求、虚拟现实（Virtual Reality）的低时延需求以及光纤进一步延伸到房间/车间的需求，推动光接入网络不断演进，其结果是光接入网可以提供更大带宽、更低时延和更智能化的服务，以此满足新业务需求。
2020年2月，欧洲电信标准化协会（ETSI）成立了“第五代固网”（The 5th Generation Fixed Network，简称F5G）工作组。通过研究和制定F5G标准及白皮书等系列工作，推动传统光接入网向以超宽（eFBB，Enhanced Fixed Broadband）、泛在（FFC，Full-Fiber Connection）、可保障体验（GRE，Guaranteed Reliable Experience）3个关键特征为核心的全光智能接入网演进。
经过两年多的摸索，运营商针对全光智能接入网的3个关键特征进行了大量的应用和实践：在面向大带宽需求的场景，已经部署了支持千兆带宽的10G PON（Passive Optical Network）网络并且面向特定超大带宽接入场景，拓展了超10G的接入技术，不断挖掘管道能力和价值；在泛在连接方面，提出面向家庭用户的光纤延伸到房间（FTTR，Fiber To The Room）技术，同时面向行业拓展，以政企全光组网、光纤传感（即“感联知控”）和智能检测为主的落地应用实现了多场景的泛在连接；在可保障体验方面，通过构建以SDN（Software Defined Network）技术为基础的智能化网络能力，并通过层次化建模、遥测Telemetry技术、工业PON自服务管理能力和确定性技术，实现了全光智能接入网的智能化水平提升，为可保障体验提供了坚实基础。
本文将针对全光智能接入网的主要特征，分别介绍几项关键技术。
全光智能接入网的关键技术
超宽接入50G PON
2018年ITU-T SG15启动50Gbit/s单波长通道的高速PON技术研究，并于2021年完成并发布了50G PON G.9804系列标准的第一版。50G PON提供5倍于10G PON的带宽，为实现10G PON到50G PON的平滑演进，ITU-T SG15提出了“一套系统两代（10G PON和50G PON共存）共存”的方式。在50G PON系统实现过程中，难点在于高速、高功率预算、低成本，关键技术包括高功率高速发射机、高灵敏度高带宽光接收机、高增益FEC（Forward Error Correction）和高速DSP（Digital Signal Processing）。其中，DSP是通过25G速率光模块实现50G速率的关键使能技术，可以补偿带宽限制与光纤色散损耗，提升接收机灵敏度，降低光器件的带宽要求。
50G PON和10G PON的共存演进升级原则上采用波分共存技术，两代PON系统的容量互不影响，支持通过更换ONU平滑升级。10G PON和50G PON共存技术架构如图1所示，外置合波组件共存和MPM（Multi PON Model）多模内置合波组件。其中MPM方式在运营商现网中已规模应用，是未来10G PON向50G PON升级的重要技术方案，主要原因是可以节省成本。在ONU平滑升级过程中，系统需要支持12.5G/50G、25G/50G、50G/50G等速率组合，匹配差异化业务需求。
图1 10G PON和50G PON共存技术架构
50G PON产业链可以利用包含25G TIA、25G DML和APD等在内的25G成熟产业生态，从而有效控制成本，降低升级难度。随着50G PON产业投入扩大，50G PON还需要加大针对DSP和MAC芯片技术的探索，推动关键组件和器件产业技术成熟。
泛在FTTR
FTTR是2020年左右提出的技术，其目标是将光纤延伸至家庭/政企内部的每一个房间。经过两年多的发展，FTTR在技术产业、场景应用、国内外标准化方面取得了重大进展。
●家庭FTTR
目前，国内三大运营商正在通过规模部署10G PON为家庭用户提供千兆接入能力。家庭新业务不断涌现，对网络提出了大带宽、稳定连接和低时延的要求。但家庭内部网络受限于连接介质和组网等因素，无法满足用户体验。FTTR由主FTTR 设备、从FTTR设备和室内光纤分布式网络三部分组成。FTTR以光纤P2MP（Point to Multiple Point）物理拓扑结构为基础，在家庭接入点位置部署主FTTR设备，并以其为中心为每个区域提供网络覆盖，实现全屋网络无感知切换。其中家庭用户具备超短距的特点，因此光纤分布距离一般小于100米。
中国三大运营商自2021年起推广FTTR技术，打造“全屋光宽带”等品牌，通过FTTR技术为用户提供三千兆的网络能力。
●政企全光FTTR
传统的企业网络一般采用以太交换机的组网方案，普遍存在改造升级困难、管理困难、施工部署不规范和网络宽带能力不足等问题。FTTR技术不仅可以解决上述问题，同时也可以很好地应用在一些商业办公场景，例如医院、展厅、中小微企业办公区、街边商铺、宿舍教室等。FTTR技术架构如图2所示。
图2 FTTR技术架构
政企全光组网与家庭FTTR类似，差异在于政企场景下距离一般较大(500 ~ 1000m)，总体所需点位信息数量较多，考虑到性能、冗余覆盖以及用户不均匀分布性等因素，主网关需要比家庭FTTR提供更多的接入点。在FTTR部署中从网关一般为吸顶式，取电较难。在从网关设备本地取电难的情况下，远程供电引入了新的ODN（Optical Distribution Network）器件——小纤数的光电复合缆、光电复合连接器、光电分路器。远程供电的ODN模式如图3所示，需要沿着光纤方向远程供电。以前的无源光电分路器需要子网关在本地供电，目前采用有源器件，通过给光电分路器供电，免去子网关本地供电，在子网关的接口中采用光电复合接口和连接器。目前CCSA已针对新型ODN开展标准化工作，推动器件逐步成熟，促进整个产业生态发展。
图3 远程供电的ODN模式
FTTR系统应支持从FTTR网关Wi-Fi的无感漫游：通过Wi-Fi信道频段自动规划避免从FTTR网关间的干扰；支持访客网络隔离，可提供优质的宽带业务体验；采用Easy Mesh协议实现无缝漫游切换。
另外，在政企全光组网下，针对差异化业务流量流向，需要提供相应处理策略和能力。除了南北向的上云、互联网访问外，还需要考虑东西向的组网内部流量，例如文件共享、内部服务器访问、监控等。
接入网构建边缘智能
在传统光接入网的应用部署中，OLT（Optical Line Terminal）设备管理接口存在差异化，因此现网部署中多采用厂家专用EMS管理模式，无法实现对不同厂家OLT设备的统一管控。基于SDN架构的网络具备开放和智能化的能力，为光接入网OLT和ONU(Optical Network Unit)设备的自动化运维提供了统一控制接口和性能更佳的Telemetry数据采集接口。
多层级算力设施如图4所示，在工业PON中，运营商通过在OLT和ONU上部署算力，可以构建边端协同的边缘智能网络架构，发挥“连接+算力”一体化优势。其中，开放式可编程的边侧设备OLT提供中等程度算力资源，通过容器化架构支持丰富的应用加载，完成边缘控制模型训练等任务；端侧设备ONU提供轻量级算力，可灵活加载各类轻型工业应用，支持工业现场数据采集和极低时延数据处理；基于SDN的自服务管理平台支持针对OLT/ONU设备内置算力的管理和实时检测，并可有效实现算网协同配置。
图4 多层级算力设施
●ONU侧算力应用
针对工业现场级算力需求，工业PON的融合网关（即ONU）兼具了网络、数据采集和计算能力。ONU可以通过灵活加载第三方应用实现本地计算处理和转发，比如对接工业现场的PLC(Programmable Logic Controller)控制器和机械臂等工业设备，采集对下设备中寄存器的信息并完成协议转换后上报数据，或者在机器视觉场景中，加载视频检测模型等。
工业PON边云协同的架构如图5所示，工厂SCADA系统部署在工厂内的云数据中心，可以让管理人员远程实时看到工厂内设备运行的状况；边端一般部署在中心机房中，通过OLT可以管理到工厂内ONU以及将ONU采集的信息上报到云端管理平台；端侧ONU部署在工厂内最靠近设备处，支持实时采集工厂设备信息。
图5 工业PON边云协同的架构
●边侧OLT算力应用
OLT可插入不同算力级别的板卡，提供中等级别的算力。OLT算力板卡中可以通过开放的容器架构，加载不同应用，工业PON自服务平台能够满足工业行业远程管理现场的需求。同时，也可以将DPI、DFI算法加载到OLT算力板卡上，感知用户业务体验、识别质差用户，并且定界定位质差业务网络分段。
千兆行业应用蓬勃发展
自2020年3月起，工信部陆续出台千兆光网的系列政策，如《“双千兆”网络协同发展行动计划（2021—2023年）》等，鼓励挖掘新型千兆光网的应用。2022年首届“光华杯”千兆光网应用创新大赛启动，特设行业融合应用专题，挖掘千兆光网与应用场景深度融合的案例。
在“光华杯”案例中，千兆光网能力突出，具备大带宽、低时延、广覆盖、全接入的特点，与行业需求云网融合，有效构建“感联知控”的行业专网能力。在民生、医疗、教育和工业等多个领域得到了规模应用。例如，在工业行业构筑固移融合的“双千兆”光网基座，通过分层级云资源部署及边云应用协同，使用云网融合来构建“感联知控”的行业专网能力。
面向新业务发展需求和网络的持续演进，运营商不断推动F5G全光智能接入网的发展，加强千兆光网与行业深度融合；在超宽、泛在和网络智能化等领域不断探索新的技术方案和业务应用，实现云网融合一体化。
