國內(nèi)光通信技術(shù)的最新展望論文
剛剛過去的2011年，全球遭受了日本地震及核能泄漏、泰國洪災(zāi)、利比亞戰(zhàn)事及歐債危機(jī)等一系列惡劣社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的影響，而光通信技術(shù)卻是能夠保持持續(xù)發(fā)展的少數(shù)技術(shù)之一，全球光通信設(shè)備市場(chǎng)比2010年預(yù)計(jì)增長7%，估計(jì)全球光纖市場(chǎng)增長將超過10%，光纖出貨量會(huì)超過2億公里;光器件在2011年上半年有一定增長，下半年表現(xiàn)平平，但估計(jì)國外主要光器件商銷售收入仍有10%~20%的增幅，從技術(shù)層面上看，光通信技術(shù)比2010年有較大的進(jìn)展。
超高速率、超大容量、超長距離技術(shù)研究進(jìn)展較快
目前，核心網(wǎng)中的主流設(shè)備是基于10Gb/s的DWDM，基于40Gb/s的DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分復(fù)用)設(shè)備和系統(tǒng)已經(jīng)在國內(nèi)外開始小規(guī)模商用，基于100Gb/s的DWDM系統(tǒng)在國外已建設(shè)了試驗(yàn)工程，國內(nèi)主要處于測(cè)試驗(yàn)證階段。為了適應(yīng)基于超級(jí)通道(Supper Channel)在DWDM中的應(yīng)用，相關(guān)的靈活柵格技術(shù)正在開展研究。為適應(yīng)分組傳送的PTN技術(shù)已經(jīng)在網(wǎng)上大規(guī)模應(yīng)用;分組OTN技術(shù)正在開發(fā)中。此外，在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)超高速率、超大容量、超長距離技術(shù)的研究進(jìn)展較快，例如單光源超級(jí)通道的速率已經(jīng)達(dá)到26Tb/s，相當(dāng)于在1秒鐘內(nèi)傳輸約700張 DVD光盤的數(shù)據(jù)量;商用系統(tǒng)單根光纖的最大容量還低于10Tb/s，而實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)突破100Tb/s的大關(guān)，達(dá)到108.76Tb/s，相當(dāng)于在1秒鐘內(nèi)可以傳送2萬部大英百科全書;商用基于10Gb/s的DWDM系統(tǒng)的單個(gè)跨距標(biāo)準(zhǔn)最大為160km，個(gè)別線路達(dá)到200多km;而實(shí)驗(yàn)室水平是 40×112Gb/s，系統(tǒng)的最大跨距達(dá)到了365km，為解決電力通信和近海的陸—島間或島—島間通信創(chuàng)造了便利的條件。陸上商用基于10Gb/s的 DWDM系統(tǒng)無電再生傳送的最大距離一般不超過4000 km;在實(shí)驗(yàn)室中，10.7Tb/s(96xl12Gb/s) PDM-RZ-QPSK 信號(hào)無電再生傳送的最大距離已達(dá)到10608 km，為簡化跨洋光通信系統(tǒng)的建設(shè)和維護(hù)打下了基礎(chǔ)。國內(nèi)在相關(guān)方面的研究總體上和國外仍存在較大差距，但個(gè)別項(xiàng)目上也有所突破。國內(nèi)單光源超級(jí)通道(Supper Channel)的速率僅達(dá)到2Tb/s，而單根光纖的最大容量是在單個(gè)C波段就達(dá)到了30.72Tb/s(16×1.92Tb/s)，這是當(dāng)前國際上在 C波段實(shí)現(xiàn)的單通道速率最高、總?cè)萘孔畲蟮腄WDM系統(tǒng)。2011年12月5日，武漢郵電科學(xué)研究院在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成功實(shí)現(xiàn)240Gbit/s相干光正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)在普通單模光纖上無誤碼實(shí)時(shí)傳輸48公里，這是國際上首個(gè)用在線實(shí)時(shí)處理方式實(shí)現(xiàn)的超100Gb/s的超高速光通信傳輸試驗(yàn)。我國光通信制造業(yè)的競爭力也得到不斷提升，在《2010-2011年度全球光通信最具競爭力企業(yè)10強(qiáng)》榜單中，來自中國的華為、中興和烽火通信占據(jù)了3個(gè)席位，華為、中興和烽火通信分別位列第一名、第四名和第九名。
光纖寬帶接入技術(shù)快速發(fā)展
2011年是國際上光纖寬帶接入快速發(fā)展的一年，日本在2011年6月底的FTTH用戶數(shù)達(dá)到了2093萬，韓國繼續(xù)保持著全球FTTH普及率第一的地位。LightReading發(fā)表評(píng)論文章，指出中國將會(huì)是全球FTTX建設(shè)中心，預(yù)計(jì)2011年中國FTTX建設(shè)量占據(jù)全球三分之一。我國的三大電信運(yùn)營商都在FTTX建設(shè)方面繼續(xù)發(fā)力，中國電信PON集采1900萬線，加上家庭網(wǎng)關(guān)，規(guī)模達(dá)25億元;中國移動(dòng)招標(biāo)PON 800萬線，規(guī)模達(dá)9億元;中國聯(lián)通招標(biāo)PON設(shè)備達(dá)2500萬線，規(guī)模達(dá)25億元左右，是FTTH建設(shè)啟動(dòng)以來，招標(biāo)規(guī)模最大的一次。匯總來看，2011年我國三大電信運(yùn)營商PON的集中招標(biāo)量已經(jīng)達(dá)到5200萬線、60億元，再加上省公司的自建，2011年市場(chǎng)光纖接入網(wǎng)設(shè)備需求在90億元~100億元，接近2010年的一倍。由于成本的快速下降，從2011年開始，F(xiàn)TTH(光纖直接入戶)所占比例開始增大，僅上海就實(shí)現(xiàn)FTTH用戶 130萬，中國電信預(yù)計(jì)在2011年年底FTTH用戶會(huì)突破500萬戶。從技術(shù)上看，大量應(yīng)用的光接入技術(shù)仍然是GEPON，但從2011年起，GPON 進(jìn)入了規(guī)模應(yīng)用。10GEPON的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈都已經(jīng)成熟到可以規(guī)模商用的程度，從價(jià)格上講，預(yù)計(jì)其價(jià)格會(huì)在2012年年底相比GEPON僅高出 5%~20%。雖然10GEPON的設(shè)備已經(jīng)開始出貨，主要還是建設(shè)試驗(yàn)工程，還沒有實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)的大規(guī)模應(yīng)用。10G GPON技術(shù)發(fā)展分兩個(gè)階段，XGPON1和XGPON2。XGPON1標(biāo)準(zhǔn)G.987系列已于2010年10月正式發(fā)布，XGPON2由于不考慮和現(xiàn)網(wǎng) ODN的共存，將很難實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑升級(jí)。由于XGPON1的主要芯片還處于FPGA的階段，所以還很難支持大規(guī)模商用。在實(shí)驗(yàn)室中，除了WDM-PON之外，40Gb/s和100Gb/s的TDM-PON、OCDM-PON、OOFDM-PON、相干技術(shù)PON等各種技術(shù)都在展開研究，10G PON之后的發(fā)展方向，目前還不是十分明確。為使無源的光分配網(wǎng)絡(luò)ODN便于安裝、維護(hù)和管理，具有智能的ODN系統(tǒng)也在研究之中。
制棒制纖成纜技術(shù)趨于成熟
我國已經(jīng)成為全球最主要的光纖光纜市場(chǎng)和全球最大的光纖光纜制造國，取得了引人注目的成就。在《2010-2011年度全球光通信最具競爭力企業(yè)10強(qiáng)》榜單的全球光纖光纜榜單中，10強(qiáng)席位有3個(gè)屬于中國(長飛、亨通、烽火通信)，其中長飛位列第2名，亨通和烽火通信分列第5名和第6名。到 2011年年底，我國已敷設(shè)光纖總量4億芯公里，僅2011年的光纖用量就達(dá)9000萬到1億公里。據(jù)悉，至2011年年底，我國共有17家光纖企業(yè)，共有光纖拉絲機(jī)159臺(tái)，拉絲光纖生產(chǎn)線279條。目前總產(chǎn)能約在1.25~1.4億纖芯公里，而且國內(nèi)光纖擴(kuò)容熱潮并無消退跡象。目前，制棒、制纖、成纜技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，原屬高科技的光纖光纜制造業(yè)有向勞動(dòng)力密集型轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。估計(jì)2011年我國預(yù)制棒產(chǎn)量達(dá)到1400噸左右，可滿足國內(nèi)約40%的需求。但是制棒、拉絲所需的一些主要原料和氣體主要還是依賴進(jìn)口，許多制棒企業(yè)的控股權(quán)也還掌握在外國公司手中，這些都使得國內(nèi)企業(yè)在制棒、拉絲方面的'話語權(quán)不強(qiáng)。當(dāng)前網(wǎng)上主要應(yīng)用的仍是G.652光纖(如G.652D)，在FTTH中G.657光纖也已開始應(yīng)用。目前研究的主要技術(shù)有：如何使G.654光纖也能在陸上應(yīng)用;是否需要規(guī)范G.657A3光纖和增加G.652E光纖的標(biāo)準(zhǔn)。這兩年塑料光纖成為新的熱點(diǎn)，但在通信網(wǎng)應(yīng)用上離實(shí)用尚有差距，在車、船、軍事、計(jì)算機(jī)室內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等特殊領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景;光子晶體光纖方興未艾，用來做器件或特種應(yīng)用有優(yōu)勢(shì)，但能否替代標(biāo)準(zhǔn)光纖尚無定論。
光器件關(guān)鍵技術(shù)仍有差距
我國正成為全球最活躍的光器件市場(chǎng)，目前占據(jù)全球光器件市場(chǎng)20%~25%的份額，2011年國內(nèi)光器件市場(chǎng)收入約為100億元，年增長率約為15%。國際上對(duì)光子集成器件的研究比較重視，基于InP技術(shù)的10×10Gb/s的單片DWDM光子集成收發(fā)器件已經(jīng)可以商用;10×40Gb/s的單片DWDM光子集成收發(fā)器件也已問世;下一步的目標(biāo)是適應(yīng)靈活柵格技術(shù)的10×100Gb/s PM-QPSK靈活通道光子集成器件，進(jìn)一步對(duì)更大容量(如25Tb/s)的靈活通道光子集成器件和相干接收技術(shù)的光子集成器件展開研究。在商用方面，國內(nèi)外40Gb/s的光收發(fā)模塊都已經(jīng)比較成熟，可以提供商用。國際上也有公司已經(jīng)宣布，其100Gbps相干光模塊將從2012年二季度開始投入商用，國內(nèi)的100Gb/s光收發(fā)模塊也在研制中。國內(nèi)用于FTTH的1∶128的PLC分光器已經(jīng)可以商用，1∶256的分光器也即將推出。但值得提出的是，無論是光無源器件還是光有源器件，高端的關(guān)鍵芯片技術(shù)仍然掌握在外國公司手中，使國內(nèi)的高端器件生產(chǎn)受到嚴(yán)重制約。
由于我國的“寬帶中國”國家戰(zhàn)略將要推出，寬帶化的進(jìn)程還會(huì)進(jìn)一步加快，3G和LTE(俗稱3.9G)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展都會(huì)使我國的光通信技術(shù)得到更快和更大的發(fā)展。加大高端研發(fā)的投入，掌握關(guān)鍵核心技術(shù)是我們當(dāng)前的首要任務(wù)，期待政府部門更大力度的支持，呼吁光通信業(yè)界同仁們共同努力，我們堅(jiān)信中國的光通信技術(shù)“明天會(huì)更好”。
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