德国Fraunhofer HHI专家Ronald Freund:F5G-A引领下一代高速光接入
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C114讯 10月20日专稿(蒋均牧)在全球数智化转型迈向深水区的今天,网络基础设施作为支撑经济社会运转的基石,正面临着一场从技术架构到业务场景的全面革新。

近期,在华为全联接大会2025"以光惠算,万兆光网开启AI普惠新时代"光接入论坛上,德国弗劳恩霍夫协会海因里希·赫兹研究所(Fraunhofer HHI)光网络与系统部主任、F5G开放实验室主任Ronald Freund发表了题为《下一代高速光接入网络》的演讲。他深入分享了F5G及未来演进路径的前沿进展,强调光纤接入作为可持续、高性能网络基础设施的核心地位,并展望了F5G-A(F5G Advanced)在工业自动化、绿色低碳与AI融合应用中的巨大潜力。

从"最后一公里"到"最后一米",从"光纤到户"到"光联万物",F5G/F5G-A正在重构我们对于联接、能效与智能的认知。

Ronald Freund

不止"更快":下一代高速光接入网络特征

随着全球数据流量的爆炸性增长,尤其是人工智能、高清视频、云计算、大数据、物联网等新兴应用的普及,对固定网络的带宽、时延、可靠性等均提出了前所未有的挑战。在此背景下,F5G及其演进版本F5G-A应运而生,旨在通过技术创新进一步挖掘光纤接入的潜力,满足未来社会对高速、可靠、绿色通信的需求。

欧洲电信标准化协会(ETSI)于2019年创立ISG F5G工作组,系统定义了固定网络代际,以统一的技术规范消除行业领域之间的鸿沟,促进产业生态的整体繁荣。如今,F5G与5G并列为数字世界的两大基石,共同支撑起千家万户、千行万业的数智化升级。

Ronald Freund在演讲中强调,F5G不止是单纯的速率提升,而是在三个关键维度上的跨越:eFBB(增强固定宽带)、FFC(全光连接) 与GRE(体验可保障),相比F4G实现带宽的10倍提升、联接数的10倍增长以及时延的10倍缩短,推动从光纤到户迈向光联万物。而F5G-A相比F5G,更将提供10倍带宽、10倍光纤联接密度、10倍能效,同时可靠性从5个9提高到6个9,支持米级精准感知、亚毫秒级时延和L4级别的自智网络。包括可实现无处不在的10Gbps接入能力,推动光纤从家庭延伸至房间、机器、设备,使能工业生产、远程医疗等对确定性SLA要求极高的场景。

全场景赋能:F5G OpenLab中的概念验证

为了加速F5G的普及与F5G-A的成熟与应用,海因里希·赫兹研究所与华为等业界领军企业携手成立了F5G开放实验室(F5G OpenLab)。该实验室不仅提供了先进的测试环境与设备,还聚集了来自全球的科研人员与工程师,共同开展相关概念验证工作,包括基于云的机器视觉、自动导引车(AGV)与机器人控制、支持视频管理的多业务PON、生成式AI在F5G-A/F6G光网络配置中的应用等。

随着"碳中和"目标成为全球共识,通信技术本身的能耗问题日益受到关注。Ronald Freund以高清视频流媒体在数据中心和网络中的温室气体排放为例说,经过对3G、4G、5G和VDSL、FTTH的比对分析,实验室发现FTTH在温室气体排放方面是最高效的技术,相同条件下每小时产生的二氧化碳不到5G的一半(2/5)。

在工业领域,只有具备低时延、高可靠、易扩展的网络,才能真正支撑起柔性制造与工业4.0的闭环控制。无源光网络(PON)较之传统交换机网络,不仅布线简单、无需机柜、无电磁干扰,功耗也有望降低30%以上,这对于数据中心、工厂、园区等能耗大户而言,意味着大量成本的节约,以及对绿色低碳和企业ESG战略的有力支撑。

未来演进:IM-DD与相干/SDM并行 

在光接入技术路线方面,Ronald Freund介绍了从GPON、XGS-PON到25G/50G PON的清晰演进路径。但他也指出,未来PON的发展或将呈现"双轨并行":在成本敏感的FTTH、FTTR场景中,经典的IM-DD技术仍将占据主流;而在追求极致性能的领域,如高端企业专线,新的相干技术与空分复用技术(SDM)将逐步落地。

他特别提到了基于弱耦合多芯光纤的空分复用无源光网络(SDM-PON),该技术通过SDM-PON可实现4×25Gbps到8×100Gbps的超高容量和低分光比,通过弱耦合多芯光纤支持低成本1300nm光通信、强度调制和直接检测,同时保持与现有PON类似的架构与运维模式。

此外,在超高速PON候选技术中,相干光学因其高频谱效率与灵活性子载波分配,被视为200G/400G对称传输的重要方向。随着短距相干模块成本的下降,相干PON有望在未来几年逐步进入商用视野。

写在最后:未来已来,唯光所向

Ronald Freund的演讲,不仅系统梳理了F5G/F5G-A的技术路径与产业价值,更描绘了一幅"光联万物、智能内生"的数智社会图景。在向下一代高速光接入网络演进的过程中,我们看到的不仅是带宽的倍增、时延的骤降,更是光网络从"通道"向"平台"、从"工具"向"生态"的质变。

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