光通信技术的发展.ppt
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1、 光通信技术的最新发展光通信技术的最新发展南京大学光通信工程研究中心南京大学光通信工程研究中心范忠礼范忠礼 我国光通信技术的最新发展我国光通信技术的最新发展 通信技术是在通信技术是在20112011年的欧债危机、日本地震及核年的欧债危机、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。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全球光通信设备市场比20102010年预计增长年预计增长7%7%;估计全;估计全球光纤市场增长将超过球光纤市场增长将超过10%10%,光纤出货量会超过,光纤出货量
2、会超过2 2亿公亿公里;光器件在里;光器件在20112011年上半年有一定增长,下半年表现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平平,但估计国外主要光器件商销售收入仍有10%-10%-20%20%的增幅。的增幅。从技术层面上看,光通信技术比从技术层面上看,光通信技术比20102010年有较大的进年有较大的进展。展。超高速率、超大容量、超长距离超高速率、超大容量、超长距离 技术研究进展较快技术研究进展较快 目前,核心网中的主流设备是基于目前,核心网中的主流设备是基于10Gb/s10Gb/s的的DWDMDWDM,基,基于于40Gb/s40Gb/s的的DWDMDWDM
3、设备和系统已经在国内外开始小规模商设备和系统已经在国内外开始小规模商用,基于用,基于100Gb/s100Gb/s的的DWDMDWDM系统在国外已建设了试验工程,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国内主要处于测试验证阶段。为了适应基于超级通道(supper channelsupper channel)在)在DWDMDWDM中的应用,相关的灵活栅格中的应用,相关的灵活栅格技术正在开展研究。为适应分组传送的技术正在开展研究。为适应分组传送的PTNPTN技术已在网上技术已在网上大规模应用;分组大规模应用;分组OTNOTN技术正在开发中。技术正在开发中。此外,在实
4、验室中对超高速率、超大容量、超长距离此外,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达到26Tb/s26Tb/s,相当于在,相当于在1 1秒钟内传输约秒钟内传输约700700张张DVDDVD光盘的数光盘的数据量。据量。商用系统单根光纤的最大容量还低于商用系统单根光纤的最大容量还低于10Tb/s10Tb/s,而,而实验室已经突破实验室已经突破100Tb/s100Tb/s的大关,达到的大关,达到108.76Tb/s108.76Tb/s,相当,相当于在于在1 1秒钟内可以传送秒钟内可以传送2 2万部大英
5、百科全书。万部大英百科全书。超高速率、超大容量、超长距离超高速率、超大容量、超长距离 技术研究进展较快技术研究进展较快 目前,核心网中的主流设备是基于目前,核心网中的主流设备是基于10Gb/s10Gb/s的的DWDMDWDM,基,基于于40Gb/s40Gb/s的的DWDMDWDM设备和系统已经在国内外开始小规模商设备和系统已经在国内外开始小规模商用,基于用,基于100Gb/s100Gb/s的的DWDMDWDM系统在国外已建设了试验工程,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国内主要处于测试验证阶段。为了适应基于超级通道(supper channelsuppe
6、r channel)在)在DWDMDWDM中的应用,相关的灵活栅格中的应用,相关的灵活栅格技术正在开展研究。为适应分组传送的技术正在开展研究。为适应分组传送的PTNPTN技术已在网上技术已在网上大规模应用;分组大规模应用;分组OTNOTN技术正在开发中。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达到26Tb/s26Tb/s,相当于在,相当于在1 1秒钟内传输约秒钟内传输约700700张张DVDDVD光盘的数光盘的数据量。据量。商用
7、系统单根光纤的最大容量还低于商用系统单根光纤的最大容量还低于10Tb/s10Tb/s,而,而实验室已经突破实验室已经突破100Tb/s100Tb/s的大关,达到的大关,达到108.76Tb/s108.76Tb/s,相当,相当于在于在1 1秒钟内可以传送秒钟内可以传送2 2万部大英百科全书。万部大英百科全书。商用基于商用基于10Gb/s10Gb/s的的DWDMDWDM系统的单个跨距标准最大为系统的单个跨距标准最大为160km160km,个别线路达到,个别线路达到200200多多kmkm;而实验室水平是;而实验室水平是40112Gb/s40112Gb/s,系统的最大跨距达到了,系统的最大跨距达到了
8、365km365km,为解决,为解决电力通信和近海的陆电力通信和近海的陆-岛间或岛岛间或岛-岛间通信创造了便利岛间通信创造了便利条件。条件。陆上商用基于陆上商用基于10Gb/s10Gb/s的的DWDMDWDM系统无电再生传送系统无电再生传送的最大距离一般不超过的最大距离一般不超过4000km4000km;在实验室中,在实验室中,10.7Tb/s10.7Tb/s(96xl12Gb/s96xl12Gb/s)PDM-RZ-PDM-RZ-QPSK QPSK 信号无电再生传送的最大距离已达到信号无电再生传送的最大距离已达到10608km10608km,为简化跨洋光通信系统的建设和维护打下了基础。国为简化
9、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,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。但个别项目上也有所突破。国内单光源超级通道(国内单光源超级通道(supper channelsupper channel)的速率仅)的速率仅达到达到2Tb/s2Tb/s,而单根光纤的最大容量是在单个,而单根光纤的最大容量是在单个C C波段就波段就达到了达到了30.72Tb/s30.72Tb/s(161.92Tb/s)161.92Tb/s),这是当前国际上,这是当前国际上在在C C波段实现的单通道速率最高、总容量最大的波段实现的单通道速率最高
10、、总容量最大的DWDMDWDM系统。系统。1260nm1360nm1460nm 1530nm1565nm1625nmOESC UCWDMDWDM CWDM、DWDM的宽带范围的宽带范围L 2011 2011年年1212月月5 5日,武汉邮电科学研究院在国家重日,武汉邮电科学研究院在国家重点实验室,成功实现点实验室,成功实现240Gbit/s240Gbit/s相干光正交频分复用相干光正交频分复用(OFDMOFDM)信号在普通单模光纤上无误码实时传输)信号在普通单模光纤上无误码实时传输4848公里,这是国际上首个用在线实时处理方式实现的公里,这是国际上首个用在线实时处理方式实现的超超100Gb/s
11、100Gb/s超高速光通信传输试验。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,在我国光通信制造业的竞争力也得到不断提升,在2010-20112010-2011年度全球光通信最具竞争力企业年度全球光通信最具竞争力企业1010强强榜单中,中国企业占据了榜单中,中国企业占据了3 3个席位(华为、中兴、烽个席位(华为、中兴、烽火通信),华为、中兴和烽火通信分别位列第一名、火通信),华为、中兴和烽火通信分别位列第一名、第四名和第九名第四名和第九名 带接入技术快速发展带接入技术快速发展 2011 2011年是国际上光纤宽带接入快速发展的一年,日本年是国际上光纤宽带接入快速发展的一年,日
12、本在在20112011年年6 6月底的月底的FTTHFTTH用户数达到了用户数达到了20932093万,韩国继续保万,韩国继续保持着全球持着全球FTTHFTTH普及率第一的地位。国外发表评论文章,普及率第一的地位。国外发表评论文章,指出中国将会是全球指出中国将会是全球FTTXFTTX建设中心。预计建设中心。预计20112011年中国年中国FTTXFTTX建设量占据全球三分之一。建设量占据全球三分之一。我国的三大电信运营商都在我国的三大电信运营商都在FTTXFTTX建设方面继续发力,建设方面继续发力,中国电信中国电信PONPON集采集采19001900万线,加上家庭网关,规模达万线,加上家庭网关
13、,规模达2525亿亿元;中国移动招标元;中国移动招标PON 800PON 800万线,规模达万线,规模达9 9亿元;中国联亿元;中国联通招标通招标PONPON设备达设备达25002500万线,规模达万线,规模达2525亿元左右,是亿元左右,是FTTHFTTH建设启动以来,招标规模最大的一次。建设启动以来,招标规模最大的一次。汇总来看,汇总来看,20112011年我国三大电信运营商年我国三大电信运营商PONPON的集中的集中招标量已经达到招标量已经达到52005200万线、万线、6060亿元,再加上省公司的亿元,再加上省公司的自建,自建,20112011年市场光纤接入网设备需求在年市场光纤接入网
14、设备需求在9090亿元亿元100100亿元,接近亿元,接近20102010年的一倍。由于成本的快速下降,从年的一倍。由于成本的快速下降,从20112011年开始,光纤直接入户(年开始,光纤直接入户(FTTHFTTH)所占比例开始增)所占比例开始增大,仅上海就实现大,仅上海就实现FTTHFTTH用户用户130130万,中国电信预计在万,中国电信预计在20112011年年底年年底FTTHFTTH用户会突破用户会突破500500万户。从技术上看,万户。从技术上看,大量应用的光接入技术仍然是大量应用的光接入技术仍然是GEPONGEPON,但从,但从20112011年起,年起,GPONGPON进入了规模
15、应用。进入了规模应用。10GEPON 10GEPON的技术和产业链都已经成熟到可以规模商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,预计其价格会在用的程度,从价格上讲,预计其价格会在20122012年年底年年底相比相比GEPONGEPON仅高出仅高出5%-20%5%-20%。虽然。虽然10GEPON10GEPON的设备已经开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。大规模应用。10G GPON10G GPON技术发展分两个阶段,技术发展分两个阶段,XGPON1XGPON1和和XGPON2XGPON2。XGP
16、ON1XGPON1标准标准G.987G.987系列已于系列已于20102010年年1010月正月正式发布,式发布,XGPON2XGPON2由于不考虑和现网由于不考虑和现网ODNODN的共存,将很的共存,将很难实现网络平滑升级。难实现网络平滑升级。由于由于XGPON1XGPON1的主要芯片还处于的主要芯片还处于FPGAFPGA的阶段,所以还的阶段,所以还很难支持大规模商用。在实验室中,除了很难支持大规模商用。在实验室中,除了WDM-PONWDM-PON之之外,外,40Gb/s40Gb/s和和100Gb/s100Gb/s的的TDM-PONTDM-PON、OCDM(OCDM(光码分复用光码分复用)-
17、PONPON、OOFDM-PONOOFDM-PON、相干技术、相干技术PONPON等各种技术都在展开等各种技术都在展开研究,研究,10G PON10G PON之后的发展方向,目前还不是十分明之后的发展方向,目前还不是十分明确。为使无源的光分配网络确。为使无源的光分配网络ODNODN便于安装、维护和管便于安装、维护和管理,具有智能的理,具有智能的ODNODN系统也在研系统也在研 光纤成缆技术趋于成熟光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我国已经成为全球最主要的光纤光缆市场和全球最大的光纤光缆制造国,取得了引人注目的成就。最大的光纤光缆制造国,取得了引人注目的成就。在在2
18、010-20112010-2011年度全球光通信最具竞争力企业年度全球光通信最具竞争力企业1010强榜单的全球光纤光缆榜单中,强榜单的全球光纤光缆榜单中,1010强席位有强席位有3 3个个属于中国(长飞、亨通、烽火通信),其中长飞位属于中国(长飞、亨通、烽火通信),其中长飞位列第列第2 2名,亨通和烽火通信分列第名,亨通和烽火通信分列第5 5名和第名和第6 6名。到名。到20112011年年底,我国已敷设光纤总量年年底,我国已敷设光纤总量4 4亿芯公里,仅亿芯公里,仅20112011年的光纤用量就达年的光纤用量就达90009000万到万到1 1亿公里。据悉,亿公里。据悉,至至20112011年
19、年底,我国共有年年底,我国共有1717家光纤企业,共有光纤家光纤企业,共有光纤拉丝机拉丝机159159台,拉丝光纤生产线台,拉丝光纤生产线279279条。条。目前总产能约在亿纤芯公里,而且国内光纤扩容目前总产能约在亿纤芯公里,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。劳动力密集型转化的趋势。估计估计20112011年我国预制棒产量达到年我国预制棒产量达到14001400吨左右,可吨左右,可满足国内约满足国内约40%40%的
20、需求。但是制棒、拉丝所需的一的需求。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。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当前网上主要应用的仍是G.652G.652光纤(光纤(如如G.652DG.652D),),在在FTTHFTTH中中G.657G.657光纤也已开始应用。目前研究的主要技光纤也已开始应用。目前研究的主要技术有:术有:如何使如何使G.654G.654光纤也能在陆上应用;是
21、否需要规范光纤也能在陆上应用;是否需要规范G.657A3G.657A3光纤和增加光纤和增加G.652EG.652E光纤的标准。这两年塑料光光纤的标准。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,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。特种应用有优势,但能否替代标准光纤尚无定论。关键技术仍有差距关键技术仍有差距 我国正成为全球最活跃的光器件市场,目
22、前占据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全球光器件市场20%-25%20%-25%的份额,的份额,20112011年,国内光器年,国内光器件市场收入约为件市场收入约为100100亿元,年增长率约为亿元,年增长率约为15%15%。国际上对光子集成器件的研究比较重视,基于国际上对光子集成器件的研究比较重视,基于InPInP技术的技术的1010Gb/s1010Gb/s的单片的单片DWDMDWDM光子集成收发器件已光子集成收发器件已经可以商用;经可以商用;1040Gb/s1040Gb/s的单片的单片DWDMDWDM光子集成收发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
23、术器件已经问世;下一步的目标是适应灵活栅格技术的的10100Gb/s PM-QPSK10100Gb/s PM-QPSK(偏振复用正交相移键控偏振复用正交相移键控)灵活通)灵活通道光子集成器件。进一步对更大容量(如道光子集成器件。进一步对更大容量(如25Tb/s25Tb/s)的灵活通道光子集成器件和相干接收技术的光子集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,国内外成器件展开研究。在商用方面,国内外40Gb/s40Gb/s的光的光收发模块都已经比较收发模块都已经比较成熟,可以提供商用。成熟,可以提供商用。中国宽带与国外的差距中国宽带与国外的差距 最近研究了一下中国互
24、联网宽带与国外的差距,看看最近研究了一下中国互联网宽带与国外的差距,看看实际差距还满大的。实际差距还满大的。虽然中国的网民人数最多,截至去年虽然中国的网民人数最多,截至去年6 6月,我国网民月,我国网民规模达到规模达到4.24.2亿,互联网普及率达到亿,互联网普及率达到31.8%31.8%,使用手机,使用手机上网的网民规模达上网的网民规模达2.772.77亿,亿,20092009年中国互联网市场规年中国互联网市场规模已达模已达1834.51834.5亿元。这只能说明的是中国在人口数量亿元。这只能说明的是中国在人口数量占了绝对优势,并不能说明技术和价格的优势。占了绝对优势,并不能说明技术和价格的
25、优势。虽然我国宽带用户数已经是全球第一,但是我国仍虽然我国宽带用户数已经是全球第一,但是我国仍处于处于“低速宽带低速宽带”阶段,我国互联网网速平均速率仅阶段,我国互联网网速平均速率仅1.774M1.774M,排名全球第排名全球第7171位位。宽带将成为国家战略宽带将成为国家战略 工信部就工信部就“十二五十二五”时期的宽带建设已进行全面时期的宽带建设已进行全面规划,到规划,到20152015年,城市的宽带速率将达到年,城市的宽带速率将达到20M20M,农,农村的宽带速率也将提升到村的宽带速率也将提升到4M4M。针对用户普遍关心的。针对用户普遍关心的宽带速率问题,宽带的问题主要集中在两个方面,宽带
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