万兆家宽体验建网白皮书解读2024

2万兆家宽业务体验承载需求分析4总结与展望l1.1千兆普及、万兆启航（1/3）国内外标准都已具备•国内外标准都已具备•国际标准：国内企业积极参与ITU-T关于50GPON、OTN标准定义。ITU-T持续发布多项关键国际标准，其中50G-PON的三代共存(GPON/XG-PON/50GPON)和三速率上行(12.5G/25G/50G)系列标准在2023年正式通过。ITU-T系统规划OTN标准，OTN向小颗粒（fgOTN）与长距大容量两极共同演进，近期面向超400G长距传输的fgOTN已在ITU-T被采纳，奠定了下一代OTN的标准架构，使光传送网更加灵活高效。•国内标准：国内基础电信企业、通信设备企业等根据我国“双千兆”网络商用实践经验，在F5G和F5G-A标准工作上积极贡献中国方案，有力增强了我国固定网络技术与产业的国际影响力，在“千兆普及，万兆启航”时代，不断探索面向万兆光网体验的建网路径，努力在未来万兆时代继续保持领先地位。技术趋势：固定网络正由千兆向万兆演进F5G迈向F5G-A新代际•代际演进：面向正在来临的智能时代，大模型需要大算力，大算力需要大集群，大集群则需要大网络，千兆光网正在向万兆光网演进，把智算能力连接到每一个用户。400G/800G高速互联技术构建骨干层立体联算，满足东数西算高速互联。100GOTN直达重点场所，城域网一跳入算，构建1ms时延圈，千行百业敏捷获取算力资源。以50GPON和FTTR为核心的解决方案，提供泛在万兆超宽联接，并实现智能切片及分流。•2023年11月ETSI正式发布《F5GAdvanced代际定义》，标志着F5G迈向F5G-A新代际，打开万兆光网新代际。l1.1千兆普及、万兆启航（2/3）万兆光网应用探索研究已成行业热点•万兆光网应用探索研究已成行业热点•2022年10月，中国联通联合合作伙伴发布了《F5GAdvanced产业白皮书》，对F5G-A进行了系统地阐述和展望。2023年6月，中国宽带发展联盟发布了《万兆宽带网络商业应用场景白皮书》，对万兆的应用场景进行了展望。联通集团也发布了《50GPON园区类应用场景白皮书1.0》，上海电信发布了《50GPON全光万兆业务发展白皮书》。•目前全球超过30家基础电信企业，包括我国3家基础电信企业已经完成了50GPON的测试，2024年纷纷启动基于50GPON的万兆试点甚至商用部署。2024年3月20日，上海电信全球首个基于50GPON万兆云宽带小区，推出极速智家硬盘，极致云交互，3D/XR云直播，3D光感知等业务等新型万兆业务。产业趋势：万兆光网技术产业链正在加快成熟，已具备商用落地条件万兆光网技术产业链正在加快成熟•ITU-T50GPON国际标准的发布标志50GPON技术能力已经就绪，预计2025年左右开始规模商用部署。CERTIFIED7认证计划，意味着Wi-Fi7即将正式落地。目前多家Wi-Fi芯片企业已经推出支持Wi-Fi7标准的芯片，多家设备企业已经推出Wi-Fi7的家庭接入终端产品，Wi-Fi联盟预计到2024年将有超过2.33亿台设备进入市场。•基础电信企业对长距400G技术进行了多次实验室验证和现网试点，2021年完成基于16QAM-PCS码型超1000公里试点，并伴随着产业链的成熟，2023年6月在现网实现6028km的400GQPSK无中继传输，标志400G长距解决方案正式转向商用阶段。l1.1千兆普及、万兆启航（3/3）万兆光网拉开序幕•万兆光网拉开序幕•从国内外发展情况看，万兆已从愿景走向具体行动，“万兆光网”已经拉开发展序幕。国际上，美国、瑞士、新加坡、日本、韩国、澳大利亚等国家和地区的55家基础电信企业开始提供万兆宽带服务。沙特宣布开始打造万兆之城，新加坡发布万兆数字联接蓝图以确保其在万兆时代保持数字领导者地位。•国内2023年8月份，工业和信息化部联合发布《元宇宙产业创新发展三年行动计划（2023－2025年）》，率先提出万兆光网打造元宇宙应用一流基础设施。2023年多个省市发布万兆倡议，提出加快“双万兆”技术试点应用，推进“双万兆”网络建设和标杆应用先行先试，在高价值社区、园区开展50GPON、Wi-Fi7、800G超高速率传输等试点部署应用，万兆已经从畅想走向具体行动。政策趋势：从千兆普及到万兆启航，万兆光网拉开序幕千兆普及、万兆启航•从全球范围看，千兆逐渐成为普遍业务，全球已有超过450家运营商提供千兆宽带服务。我国“双千兆行动计划”发布以来，建成全球规模最大的光纤网络，实现“市市通千兆”，城市家庭基本全覆盖，10GPON端口数超2400万，千兆宽带用户数1.72亿，千兆宽带用户占固定宽带用户占比达26.7%。•在国家顶层设计和规划引领下，2022-2023年，各地进一步推动“千兆光网”深化普及，做深10GPON覆盖，鼓励全光小微企业和工厂部署FTTR，试点50GPON部署，提升重点场所OTN通达率等。上海、浙江、重庆、江苏、深圳等地发布推动千兆光网加速普及和应用的相关政策，1.2万兆家庭典型应用场景发展概述（1/3）存：极速云存储存：极速云存储•随着SSD固态硬盘和各种RAID磁盘阵列技术的不断成熟，服务器和终端的IO读写性能也得到了大幅的提升，当前承载网络逐渐成为限制云存储体验进一步提升的主要瓶颈。云存储要想发挥最佳性能，让用户在使用时能获得和本地存储一样的读写体验，需将网络带宽进一步提升至万兆。极速云存储既可实现数据存储及备份等基础业务的类本地化体验，又能支持文件实时在线编辑、在线视频即点即播等极致体验，同时还可以结合本地存储形成端云融合存储，多方位升级存储服务能力。•2024年3月，全球首个基于50GPON（无源光网络）的“万兆云宽带示范小区”在上海发布，上海电信持续打造了包含极速智家硬盘在内的万兆云宽带产品体系。联：多终端多并发•当前传统家庭业务呈现新的发展态势。一方面，传统业务通过新技术加持，体验不断提升、功能持续拓展，典型业务如4KIPTV已成为主流、8K视频也在逐渐涌出；家庭Wi-Fi呈现组网化，以实现高品质网络全屋覆盖；智慧看家业务融合AI后形成了AI看护、时光缩影等特色功能。另一方面，随着智能家居生态的兴起，家庭IoT智能终端也更加的多样化，如智能门锁、智能音箱、智能扫地机器人等。•家庭业务呈现多终端多并发的趋势更加明显。2021年《数字家庭指数报告》中指出，相比于2020年统计数据家庭户均终端数量持续提升，超过5台的家庭占比提升到68.39%，家庭户均终端持续提升使得多业务并发成为家宽业务新常态。1.2万兆家庭典型应用场景发展概述（2/3）视：泛视：泛3D显示•受屏幕和观影距离限制，8K平面屏已近家庭观影极限，但泛3D显示，包括XR3D和裸眼3D等新技术的兴起，正不断拓展视觉边界。2024年初最新发售的AppleVisionPro进一步加速了产业发展和XR应用推广。裸眼3D目前小屏显示已具备商业条件。3D的应用领域极为广泛，涵盖办公、观影、通信、游戏、拍摄等诸多方面，其中，互动性视频类场景（如直播/游戏等深受市场大众欢迎，普及程度很高。随着网络直播产业的迅速发展，3D直播产业也逐渐成熟，包括直播终端的多样化和普及化、拍摄终端的低门槛化，超高清3D直播已然成为最快普及的泛3D显示应用场景。•2022年，PicoVR联合多家企业组织了多场3DVR直播唱聊会，实现升维交互体验。2024年3月，上海电信已联合产业伙伴完成8K3D直播端到端验证和展示。算：极速云交互•云交互是在业务云化和云网融合趋势下催生的重要云业务，其利用云渲染技术，将终端侧的计算和渲染功能转移到云端，有效降低终端成本，具有轻终端、可兼容跨平台丰富应用等优点，包含云电脑、云游戏、云XR等典型应用场景。基础电信企业凭借云网融合优势，能够通过采用浅压缩编解码技术降低算法复杂度、优化码控机制，加上块行级并行编解码流水线机制，可有效降低延迟、提升画质，实现带宽换时延、带宽换画质，使云交互业务在画质保真和低延迟响应方面具备明显优势，可打造极致云交互体验。•上海电信落地的首个“万兆云宽带示范小区”，在云游戏领域正在培育极速云交互业务，以边缘计算结合浅压缩技术降低端到端时延，以万兆光网承载极速云交互业务，实现基于万兆接入承载的强交互体验。1.2万兆家庭典型应用场景发展概述（3/3）感：3D光感知•3D光感知是发射光并接收反射光波生成具有深度信息的点云图，可实现对环境及物体的三维感知，是感知升维（二维到三维）的重要实现技术，其不采集RGB纹理，不暴露人员面貌、屏幕、纸面信息等，具备很好的隐私保护特性，因此基于隐私保护的人员监护成为3D光感知的重要应用场景。•老人看护是当前居家养老需要解决的首要问题，其中跌倒是最为常见的风险。基于3D光感知的居家老人看护方案识别准确率更高、隐私保护性更强。通过3D光感知来实时采集人体的点云数据，结合行为识别技术来判断老人是否跌倒。进一步地，还可以利用基础电信企业的云网优势，采用更大面阵的终端，将大量点云数据回传上云进行计算，做复杂姿态检测、AI健康预警等亚健康姿态检测，并可支持云上回看。•在智能看护领域，上海电信“万兆云宽带示范小区”在新型城域网边缘云虚机上完成了3D光感知看家原型系统的部署和展示，将基于固态红外激光雷达的光学感知技术应用于居家看护，在保护个人隐私的前提下，关怀老人健康。4总结与展望•当前网络质量成为限制极速云存储访问性能的主要瓶颈，只有将网络性能进一步提升，才能充分达到云存储的最佳性能，满足内外网同速访问的要求。极速云存储下视频体验KQI指标的变化是由零卡顿&秒开，提升到零等待&瞬开。“零等待”即针对视频类点播业务快速拖拽后用户不会觉察出视频加载的等待时间，让视频点播满足即点即播、随拖随有的极致体验。业务类型应用万兆新体验KQI指标•万兆时代的云交互业务交互时延进一步降低，如传统云游戏由零卡顿（操作响应时延≤130ms）提升到画面0延迟，即操作响应时长≤30ms。XR云游戏要求更高，需要达到类本地化体验，即运动响应时延（MTP）≤20ms。万兆时代的云游戏业务对网络的确定性低时延、超低丢包等性能提出更高要求。业务类型万兆新体验KQI指标XR云游戏：2.1万兆家宽业务体验先进特征（2/2）空间升维：用户感观交互从2D平面体验到3D沉浸式体验•空间升维主要体现在显示及感知的维度提升。在显示方面，受屏幕尺寸和观影距离影响，8K平面屏已接近家庭日常观影能获得的画质清晰度体验的极限，将向着3D方向演进，比如XR3D、裸眼3D等。与此同时，3D化的视觉沉浸是实现元宇宙身临其境般沉浸感的首要步骤和虚实交互的基础。•在感知方面，传感器也在不断向高维演进，从湿度、温度、震动、声音等一维信息，到二维的可见光、红外线等平面视频类信息，再到三维的深度、点云等空间信息，回传的信息量也在不断增长。•三维点云数据因其不规则、无序、无纹理、旋转不变性等特点，无法用二维视频的压缩方法，采用的是新的压缩理论G-PCC（GeometrybasedPointCloudCompression,基于几何的点云压缩）—压缩比相较于二维视频较小，所以，3D光感知产生的流量会远高于传统2D摄像头，对网络带宽提出要求。I2.2万兆业务网络承载需求分析（1/4）联：多业务并发场景网络需求•随着家庭宽带业务的发展，如8KIPTV、8KXR直播卖货、裸眼3D、家庭云存储、AR/VR视频和游戏、云游戏等；家庭终端形态不断升级，传统的2D平面屏向裸眼3D屏进一步演进，如裸眼3D大屏（电视）和双视点的裸眼3D小屏（手机、PAD、电脑）。随着智慧家居生态的繁荣发展，家庭IoT智能终端也更加的多样化；家庭业务类型的丰富、家庭终端形态的升级、并发数量的增加，以及业务品质的提升，家庭多业务并发场景对万兆家宽需求明显。I2.2万兆业务网络承载需求分析（2/4）存：极速云存储类业务网络需求•极速云存储业务体验的核心指标是文件上下载速率，根据实验室测试发现，多媒体网盘要满足8K超高清视频即点即播，需要近千兆的峰值带宽保障。未来，极速云存储的上传下载速率需要匹配两端的变化，最终达到和类本地化的读写速率体验。算：极速云交互类业务网络需求•极速云交互类业务典型的就是超高清云游戏，以采用了极速保真编码技术的云游戏为例，采用JPEG-XS/AVS等浅压缩技术采用帧内编码方式，算法简单，算力要求低，能满足低时延（4K@60FPS时编解码3ms以下）和高质量要求（主观无损典型码率通常可以控制在300~800Mbps左右。I2.2万兆业务网络承载需求分析（3/4）视：泛3D视频类业务网络需求•泛3D显示包括XR3D和裸眼3D，主要应用于观影、游戏、健身、教育等领域。XR3D使用XR头显观看3D内容，具有沉浸式体验。裸眼3D是一种不需要佩戴特殊头盔或3D眼镜等辅助设备，仅依赖自身双眼就可以观看到逼真的三维立体画面的显示技术。•与传统2D视频对比，多视点裸眼3D视频可以提供给用户更立体和更真实的观影效果，但随着视点数量的增加，对应人眼所能观测到的单视点内画面的清晰度也会变得更低。如果要进一步提升人眼观测画面的清晰度，就只能通过提升屏幕和内容的分辨率来实现。下表根据裸眼3D视频点播业务的不同终端形态，结合其分辨率和业务要求，给出对应的网络承载要求：I2.2万兆业务网络承载需求分析（4/4）感：3D光感知类业务网络需求•3D光感知采用短距激光雷达技术，通过扫描生成三维点云数据，结合AI算法，可以在家庭场景下完成对人的监护或对物的检测分析功能，典型家庭应用场景为老人跌倒检测和复杂姿态检测。老人跌倒检测通过采集空间点云数据，检测人体三维数据的坐标变化，在保护隐私的前提下，实现快速精准监测，并在10秒内完成检测并上报告警。•复杂姿态检测通过分析步态，以更精细的动作识别技术提前预警跌倒风险，因此复杂姿态检测需要的三维点云深度分辨率要高于跌倒检测，需达到320*240、640*480甚至更高，家庭要实现全屋覆盖，部署的3D光感知设备数量建议在3台以上。单台设备不同深度分辨率的点云码率和网络带宽需求如下表所示。2万兆家宽业务体验承载需求分析4总结与展望3.1高质量万兆目标网络架构高品质万兆目标网络架构高品质万兆目标网络架构11223344ADNADN沉浸XR+全屋智能海量终端+泛在多元数智生产+实时调度iFTTR-HiFTTR-BONUiONT虚拟专网泛在确定性万兆虚拟专网泛在确定性万兆 大带宽互联网切片双网双速网络能力开放 低时延云业务切片确定性TDM切片网络能力开放弹性智能+按需算力3.2基于FTTR+Wi-Fi7构建万兆家庭网络—关键技术Fi6/7引入数据传输模式OFDMA（正交•基于WAN口分片：ONT/FTTR与OLT之间采ONT/FTTR可以配置多个逻辑WAN口家庭网切片技术Wi家庭网切片技术Wi-Fi7相比Wi-Fi6速率和性能提升明显•调制方式：Wi-Fi7调制方式从Wi-Fi6的1024-M3.2基于FTTR+Wi-Fi7构建万兆家庭网络—建网方案一、二居室FTTR全光组网方案为了保障万兆高质量家庭网络要求，家庭网络建网建议：•任意角落信号强度应不低于-60dBm，专线级带宽应不低于-50dBm•干扰占空比不高于50%，专线级宽带不高于20%•对于一、二居室，建议光猫出信息箱， 通过入户光纤部署到客厅实现单个 3.2基于FTTR+Wi-Fi7构建万兆家庭网络—建网方案三居室及以上大户型三居室及以上大户型FTTR全光组网方案•对于三居及以上、大平层、别墅或高需求用户，需要多个Wi-Fi热点，通过50GPON主FTTR光纤入户，通过主FTTR下行10Gbps及以上速率下行接入多个从FTTR，实现全屋10G和Wi-Fi7覆盖，提供万兆体验光纤入户光纤入户 盒从智慧家庭全连接FTTR：≥10Gbps光纤到房间Wi-Fi7接入智慧家庭全连接3.3基于50GPON构建超宽接入网络—关键技术50G50GPON关键技术••分配的最大突发数是16个，在这种情况下，单个ONU最小时50GPON切片：为了达到更好的隔离效果，双平面交换架构成为技术首选方向：系统交换网同时支持分组交换和TDM交换，分组交换平面兼容了原系统业务处理能力；TDM交换平5050GPON关键技术要保持combo形态，以确保升级演进的平滑性。三模MPMCombo型50GPON需要在OLT侧的可插拔光模块内部，布局1342nm、1490nm和1577nm三个波长的下行链路，以及光模块内部涉及到光电芯片繁多，布局空间紧张，对光模块3.3基于50GPON构建超宽接入网络—建网方案接入网络建网方案接入网络建网方案•ODN资源是宝贵资产，50GPON需要满足现网ODN的传输要求，满足当前的分光比及光纤距离的要求，即需要满足20km传输及1.根据《互联网接入服务规范》相关要求规定，固定宽带下行接入速率的平均值应能达到签约速率的90%，10GPON最大有效带宽为8.7Gbps，万兆有线测速在无背景流情况下最大值为8.6Gbps，因此为保障用户体验，推荐通过50GPON开通万兆家宽业3.4基于硬切片技术构建高品质城域网—关键技术家庭二层局域网延伸到云池家庭二层局域网延伸到云池，端到端硬切片打造城域网极致体验3.4基于硬切片技术构建高品质城域网—建网方案算力上云时代算力上云时代，提高用户云上算力体验，打造1ms稳定低时延入算能力•通过OTN下沉CO机房减少网络层次，实现网络扁平化,使得网络结构从5层降为3层，从而降低丢包概率和时延抖动，同时可有效降低整网成本。随着业务流量增大，在现网上已经证实PTN和交换机承载容易产生拥塞，产生丢包，引入较高时延。为此，OLT上联网络应通过OTN或裸纤直连宽带业务•城域内构建池化能力，打造从CO节点一跳波长直达云池的高•对于边缘云池的部署，建议部署在城域的核心位置，并放置家庭入云网关设备，作为家庭/小微企的入云/入算网关，家庭/小微企业终端访问云池的二层局域网体验。同时，边缘3.5基于边缘算力+云端算力实现应用级确定性体验保障—关键技术•体验自评估：通过内置