无源光网络低时延技术研究

doi:10.12267/j.issn.2096-5931.2025.10.013

信息通信技术与政策 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (10): 92-96.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2025.10.013

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无源光网络低时延技术研究

Research on low latency technology of passive optical network

张晨, 杨跃强

中国信息通信研究院技术与标准研究所, 北京 100191

收稿日期:2025-09-09 出版日期:2025-10-25 发布日期:2025-11-06
作者简介:
张晨, 中国信息通信研究院技术与标准研究所宽带技术与业务研究部工程师,主要从事光接入网方面的研究工作
杨跃强, 中国信息通信研究院技术与标准研究所宽带技术与业务研究部工程师,主要从事光接入网方面的研究工作

ZHANG Chen, YANG Yueqiang

Technology and Standards Research Institute, China Academy of Information and Communications Technology, Beijing 100191, China

Received:2025-09-09 Online:2025-10-25 Published:2025-11-06

摘要/Abstract

摘要：

传统以“带宽提升”为技术发展思路的时分复用无源光网络(Time-Division Multiplexing Passive Optical Network,TDM-PON)已经不能满足一些低时延应用的需求,急需对无源光网络(Passive Optical Network,PON)低时延技术展开研究。首先对虚拟现实云计算/增强现实云计算、工业应用等场景的低时延需求进行阐述,然后分析无源光网络时延的构成,其时延问题主要来源于上行带宽分配机制和光网络单元(Optical Network Unit,ONU)注册/测距机制引入的上行随机时延。针对前者介绍了固定带宽分配、单帧多突发、协同动态带宽分配(Dynamic Bandwidth Allocation,DBA)等低时延关键技术;针对后者介绍了带外开窗、开小窗等低时延关键技术。

关键词: 无源光网络, 低时延, 单帧多突发, 协同DBA, 带外开窗

Abstract:

The traditional TDM PON technology, which focuses on “bandwidth enhancement,” can no longer meet the needs of some low latency applications, and there is an urgent need to conduct research on low latency technologies for PON networks. Firstly elaborates on the low latency requirements of cloud VR/AR, industrial applications, and other scenarios, and then analyzes the composition of PON network latency. The latency problem mainly comes from the uplink bandwidth allocation mechanism and the uplink random latency introduced by the ONU registration/ranging mechanism. Key low latency technologies such as fixed bandwidth allocation, single frame multi burst, and collaborative DBA were introduced for the former. Introduced low latency key technologies such as out of band window opening and small window opening for the latter.

Key words: passive optical network, low latency, single frame multi burst, collaborative DBA, out of band windowing

中图分类号:

TN929.1

张晨, 杨跃强. 无源光网络低时延技术研究[J]. 信息通信技术与政策, 2025, 51(10): 92-96.

ZHANG Chen, YANG Yueqiang. Research on low latency technology of passive optical network[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2025, 51(10): 92-96.

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http://ictp.caict.ac.cn/CN/Y2025/V51/I10/92

图/表 3

参考文献 7

[1]	ITU-T. Higher speed passive optical networks-common transmission convergence layer specification: ITU-T G.9804.2 (2021)[S], 2021: 4.
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[3]	中国通信标准化协会. 基于电信网的云化虚拟现实网络技术要求: YD/T 4911—2024[S]. 北京: 人民邮电出版社, 2024: 7.
[4]	中国电信集团有限公司. 高性能工业PON白皮书[R], 2023.
[5]	PFEIFFER T, DOM P, BIDKAR S, et al. PON going beyond FTTH[invited tutorial][J]. Journal of Optical Communicationg and Networking, 2022, 14(1):A31-A40.
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[7]	TASHIRO T, KUWANO S, TERADA J, et al. A novel DBA scheme for TDM-PON based mobile fronthaul[C]// Proceedings of Optical Fiber Communication Conference. San Francisco: OSA, 2014:1-3.

业务类型	网络指标	阶段1 (实测)	阶段2 (实测)	阶段3 (预测)	阶段4 (预测)
弱交互点播业务	带宽要求/Mbit/s	≥80	≥160	≥560	≥1 520
	网络往返时间/ms	≤30	≤30	≤20	≤20
	网络丢包率	≤10^-4	≤3×10^-4	≤7×10^-5	≤10^-5
强交互业务	带宽要求/Mbit/s	≥80	≥130	≥540	≥1 500
	网络往返时间/ms	≤20	≤20	≤10	≤8
	网络抖动要求/ms	≤15	≤15	≤10	≤7
	网络丢包要求	≤10^-5	≤10^-5	≤5×10^-6	≤1×10^-6

业务类型	网络指标	阶段1 (实测)	阶段2 (实测)	阶段3 (预测)	阶段4 (预测)
弱交互点播业务	带宽要求/Mbit/s	≥80	≥160	≥560	≥1 520
	网络往返时间/ms	≤30	≤30	≤20	≤20
	网络丢包率	≤10^-4	≤3×10^-4	≤7×10^-5	≤10^-5
强交互业务	带宽要求/Mbit/s	≥80	≥130	≥540	≥1 500
	网络往返时间/ms	≤20	≤20	≤10	≤8
	网络抖动要求/ms	≤15	≤15	≤10	≤7
	网络丢包要求	≤10^-5	≤10^-5	≤5×10^-6	≤1×10^-6

网络指标	阶段1	阶段2	阶段3	阶段4
网络往返时间/ms	<2	<2	<1	<1
抖动/ms	<2	<2	<1	<1
丢包率	<3×10^-6	<3×10^-7	<3×10^-7	<3×10^-8

网络指标	阶段1	阶段2	阶段3	阶段4
网络往返时间/ms	<2	<2	<1	<1
抖动/ms	<2	<2	<1	<1
丢包率	<3×10^-6	<3×10^-7	<3×10^-7	<3×10^-8

业务类型	业务名称	数据报文周期/ms	时延要求	丢包要求	数据包大小/字节
控制类	产线I/O控制	2~16	小于数据报文周期的一半	不能连续3次丢包	64~1 500
	产线PLC间控制	2~16	小于数据报文周期的一半	不能连续3次丢包	64~1 500
	运动控制	0.5~2	小于数据报文周期的一半	不能连续2次丢包	≤ 50
采集类	环境传感数据采集	100~10 000	小于数据报文周期的一半	——	< 1 500
连接类	无线网络AGV导航	40~500	小于数据报文周期的一半	——	<1 500

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[1]	张东, 白宇, 张腾飞. 工业PON时间确定网络及智能控制融合系统[J]. 信息通信技术与政策, 2024, 50(5): 87-91.
[2]	李棨政, 金嘉亮, 张德智. 超高速PON系统关键技术与发展[J]. 信息通信技术与政策, 2023, 49(10): 23-28.
[3]	黎卓芳, 刘慧敏, 解博森. 5G高可靠低时延通信标准现状及产业进展[J]. 信息通信技术与政策, 2022, 48(4): 37-42.
[4]	闫志宇, 郝煜. 新空口超可靠、低时延演进系统研究[J]. 信息通信技术与政策, 2019, 45(11): 18-26.