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我国光通信技术的最新发展

作者:毛谦  来源:人民邮电报  时间:2012-01-18

    光通信技术是在2011年的欧债危机、日本地震及核泄漏、泰国洪灾、利比亚战事等一系列恶劣社会经济环境下,能保持持续发展的少数技术之一。全球光通信设备市场比2010年预计增长7%;估计全球光纤市场增长将超过10%,光纤出货量会超过2亿公里;光器件在2011年上半年有一定增长,下半年表现平平,但估计国外主要光器件商销售收入仍有10%~20%的增幅。从技术层面上看,光通信技术比2010年有较大的进展。

超高速率、超大容量、超长距离技术研究进展较快

    目前,核心网中的主流设备是基于10Gb/s的DWDM,基于40Gb/s的DWDM设备和系统已经在国内外开始小规模商用,基于100Gb/s的DWDM系统在国外已建设了试验工程,国内主要处于测试验证阶段。为了适应基于超级通道(supper channel)在DWDM中的应用,相关的灵活栅格技术正在开展研究。为适应分组传送的PTN技术已在网上大规模应用;分组OTN技术正在开发中。此外,在实验室中对超高速率、超大容量、超长距离技术的研究进展较快。例如单光源超级通道的速率已经达到26Tb/s,相当于在1秒钟内传输约700张DVD光盘的数据量。商用系统单根光纤的****容量还低于10Tb/s,而实验室已经突破100Tb/s的大关,达到108.76Tb/s,相当于在1秒钟内可以传送2万部大英百科全书。商用基于10Gb/s的DWDM系统的单个跨距标准****为160km,个别线路达到200多km;而实验室水平是40×112Gb/s,系统的****跨距达到了365km,为解决电力通信和近海的陆-岛间或岛-岛间通信创造了便利条件。陆上商用基于10Gb/s的DWDM系统无电再生传送的****距离一般不超过4000km;在实验室中,10.7Tb/s(96xl12Gb/s) PDM-RZ-QPSK 信号无电再生传送的****距离已达到10608km,为简化跨洋光通信系统的建设和维护打下了基础。国内在相关方面的研究总体上和国外仍存在较大差距,但个别项目上也有所突破。国内单光源超级通道(supper channel)的速率仅达到2Tb/s,而单根光纤的****容量是在单个C波段就达到了30.72Tb/s(16×1.92Tb/s),这是当前国际上在C波段实现的单通道速率最高、总容量****的DWDM系统。2011年12月5日,武汉邮电科学研究院在国家重点实验室,成功实现240Gbit/s相干光正交频分复用(OFDM)信号在普通单模光纤上无误码实时传输48公里,这是国际上首个用在线实时处理方式实现的超100Gb/s超高速光通信传输试验。我国光通信制造业的竞争力也得到不断提升,在《2010-2011年度全球光通信最具竞争力企业10强》榜单中,中国企业占据了3个席位(华为、中兴、烽火通信),华为、中兴和烽火通信分别位列第一名、第四名和第九名。

光纤宽带接入技术快速发展

    2011年是国际上光纤宽带接入快速发展的一年,日本在2011年6月底的FTTH用户数达到了2093万,韩国继续保持着全球FTTH普及率第一的地位。LightReading发表评论文章,指出中国将会是全球FTTX建设中心。预计2011年中国FTTX建设量占据全球三分之一。我国的三大电信运营商都在FTTX建设方面继续发力,中国电信PON集采1900万线,加上家庭网关,规模达25亿元;中国移动招标PON 800万线,规模达9亿元;中国联通招标PON设备达2500万线,规模达25亿元左右,是FTTH建设启动以来,招标规模****的一次。汇总来看,2011年我国三大电信运营商PON的集中招标量已经达到5200万线、60亿元,再加上省公司的自建,2011年市场光纤接入网设备需求在90亿元~100亿元,接近2010年的一倍。由于成本的快速下降,从2011年开始,光纤直接入户(FTTH)所占比例开始增大,仅上海就实现FTTH用户130万,中国电信预计在2011年年底FTTH用户会突破500万户。从技术上看,大量应用的光接入技术仍然是GEPON,但从2011年起,GPON进入了规模应用。10GEPON的技术和产业链都已经成熟到可以规模商用的程度,从价格上讲,预计其价格会在2012年年底相比GEPON仅高出5%~20%。虽然10GEPON的设备已经开始出货,主要还是建设试验工程,还没有实现市场的大规模应用。10G GPON技术发展分两个阶段,XGPON1和XGPON2。XGPON1标准G.987系列已于2010年10月正式发布,XGPON2由于不考虑和现网ODN的共存,将很难实现网络平滑升级。由于XGPON1的主要芯片还处于FPGA的阶段,所以还很难支持大规模商用。在实验室中,除了WDM-PON之外,40Gb/s和100Gb/s的TDM-PON、OCDM-PON、OOFDM-PON、相干技术PON等各种技术都在展开研究,10G PON之后的发展方向,目前还不是十分明确。为使无源的光分配网络ODN便于安装、维护和管理,具有智能的ODN系统也在研究之中。

制棒制纤成缆技术趋于成熟

    我国已经成为全球最主要的光纤光缆市场和全球****的光纤光缆制造国,取得了引人注目的成就。在《2010-2011年度全球光通信最具竞争力企业10强》榜单的全球光纤光缆榜单中,10强席位有3个属于中国(长飞、亨通、烽火通信),其中长飞位列第2名,亨通和烽火通信分列第5名和第6名。到2011年年底,我国已敷设光纤总量4亿芯公里,仅2011年的光纤用量就达9000万到1亿公里。据悉,至2011年年底,我国共有17家光纤企业,共有光纤拉丝机159台,拉丝光纤生产线279条。目前总产能约在1.25~1.4亿纤芯公里,而且国内光纤扩容热潮并无消退迹象。目前,制棒、制纤、成缆技术已经相当成熟。原属高科技的光纤光缆制造业有向劳动力密集型转化的趋势。估计2011年我国预制棒产量达到1400吨左右,可满足国内约40%的需求。但是制棒、拉丝所需的一些主要原料和气体主要还是依赖进口,许多制棒企业的控股权也还掌握在外国公司手中,这些都使得国内企业在制棒、拉丝方面的话语权不强。当前网上主要应用的仍是G.652光纤(如G.652D),在FTTH中G.657光纤也已开始应用。目前研究的主要技术有:如何使G.654光纤也能在陆上应用;是否需要规范G.657A3光纤和增加G.652E光纤的标准。这两年塑料光纤成为新的热点,但在通信网应用上离实用尚有差距,在车、船、军事、计算机室内联网等特殊领域有一定的应用前景;光子晶体光纤方兴未艾,用来做器件或特种应用有优势,但能否替代标准光纤尚无定论。

光器件关键技术仍有差距

    我国正成为全球最活跃的光器件市场,目前占据全球光器件市场20%~25%的份额,2011年,国内光器件市场收入约为100亿元,年增长率约为15%。国际上对光子集成器件的研究比较重视,基于InP技术的10×10Gb/s的单片DWDM光子集成收发器件已经可以商用;10×40Gb/s的单片DWDM光子集成收发器件已经问世;下一步的目标是适应灵活栅格技术的10×100Gb/s PM-QPSK灵活通道光子集成器件。进一步对更大容量(如25Tb/s)的灵活通道光子集成器件和相干接收技术的光子集成器件展开研究。在商用方面,国内外40Gb/s的光收发模块都已经比较成熟,可以提供商用。国际上也有公司已经宣布,其100Gbps相干光模块将从2012年二季度开始投入商用,国内的100Gb/s光收发模块也在研制中。国内用于FTTH的1∶128的PLC分光器已经可以商用,1∶256的分光器也即将推出。但值得提出的是,无论是光无源器件还是光有源器件,高端的关键芯片技术仍然掌握在外国公司手中,使国内的高端器件生产受到严重制约。

    由于我国的“宽带中国”国家战略将要推出,宽带化的进程还会进一步加快,3G、LTE的持续发展都会使我国的光通信技术得到更快和更大的发展,加大高端研发的投入,掌握关键核心技术是我们的首要任务,期待政府部门更大力度的支持,呼吁光通信业界同仁们共同努力。

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