國內光通信技術的最新展望論文
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、利比亞戰(zhàn)事及歐債危機等一系列惡劣社會經濟環(huán)境的影響，而光通信技術卻是能夠保持持續(xù)發(fā)展的少數技術之一，全球光通信設備市場比2010年預計增長7%，估計全球光纖市場增長將超過10%，光纖出貨量會超過2億公里;光器件在2011年上半年有一定增長，下半年表現平平，但估計國外主要光器件商銷售收入仍有10%~20%的增幅，從技術層面上看，光通信技術比2010年有較大的進展。
超高速率、超大容量、超長距離技術研究進展較快
目前，核心網中的主流設備是基于10Gb/s的DWDM，基于40Gb/s的DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集波分復用)設備和系統(tǒng)已經在國內外開始小規(guī)模商用，基于100Gb/s的DWDM系統(tǒng)在國外已建設了試驗工程，國內主要處于測試驗證階段。為了適應基于超級通道(Supper Channel)在DWDM中的應用，相關的靈活柵格技術正在開展研究。為適應分組傳送的PTN技術已經在網上大規(guī)模應用;分組OTN技術正在開發(fā)中。此外，在實驗室中對超高速率、超大容量、超長距離技術的研究進展較快，例如單光源超級通道的速率已經達到26Tb/s，相當于在1秒鐘內傳輸約700張 DVD光盤的數據量;商用系統(tǒng)單根光纖的最大容量還低于10Tb/s，而實驗室已經突破100Tb/s的大關，達到108.76Tb/s，相當于在1秒鐘內可以傳送2萬部大英百科全書;商用基于10Gb/s的DWDM系統(tǒng)的單個跨距標準最大為160km，個別線路達到200多km;而實驗室水平是 40×112Gb/s，系統(tǒng)的最大跨距達到了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;在實驗室中，10.7Tb/s(96xl12Gb/s) PDM-RZ-QPSK 信號無電再生傳送的最大距離已達到10608 km，為簡化跨洋光通信系統(tǒng)的建設和維護打下了基礎。國內在相關方面的研究總體上和國外仍存在較大差距，但個別項目上也有所突破。國內單光源超級通道(Supper Channel)的速率僅達到2Tb/s，而單根光纖的最大容量是在單個C波段就達到了30.72Tb/s(16×1.92Tb/s)，這是當前國際上在 C波段實現的單通道速率最高、總容量最大的DWDM系統(tǒng)。2011年12月5日，武漢郵電科學研究院在國家重點實驗室，成功實現240Gbit/s相干光正交頻分復用(OFDM)信號在普通單模光纖上無誤碼實時傳輸48公里，這是國際上首個用在線實時處理方式實現的超100Gb/s的超高速光通信傳輸試驗。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》榜單中，來自中國的華為、中興和烽火通信占據了3個席位，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用戶數達到了2093萬，韓國繼續(xù)保持著全球FTTH普及率第一的地位。LightReading發(fā)表評論文章，指出中國將會是全球FTTX建設中心，預計2011年中國FTTX建設量占據全球三分之一。我國的三大電信運營商都在FTTX建設方面繼續(xù)發(fā)力，中國電信PON集采1900萬線，加上家庭網關，規(guī)模達25億元;中國移動招標PON 800萬線，規(guī)模達9億元;中國聯(lián)通招標PON設備達2500萬線，規(guī)模達25億元左右，是FTTH建設啟動以來，招標規(guī)模最大的一次。匯總來看，2011年我國三大電信運營商PON的集中招標量已經達到5200萬線、60億元，再加上省公司的自建，2011年市場光纖接入網設備需求在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，FTTH(光纖直接入戶)所占比例開始增大，僅上海就實現FTTH用戶 130萬，中國電信預計在2011年年底FTTH用戶會突破500萬戶。從技術上看，大量應用的光接入技術仍然是GEPON，但從2011年起，GPON 進入了規(guī)模應用。10GEPON的技術和產業(yè)鏈都已經成熟到可以規(guī)模商用的程度，從價格上講，預計其價格會在2012年年底相比GEPON僅高出 5%~20%。雖然10GEPON的設備已經開始出貨，主要還是建設試驗工程，還沒有實現市場的大規(guī)模應用。10G GPON技術發(fā)展分兩個階段，XGPON1和XGPON2。XGPON1標準G.987系列已于2010年10月正式發(fā)布，XGPON2由于不考慮和現網 ODN的共存，將很難實現網絡平滑升級。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。在實驗室中，除了WDM-PON之外，40Gb/s和100Gb/s的TDM-PON、OCDM-PON、OOFDM-PON、相干技術PON等各種技術都在展開研究，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絡ODN便于安裝、維護和管理，具有智能的ODN系統(tǒng)也在研究之中。
制棒制纖成纜技術趨于成熟
我國已經成為全球最主要的光纖光纜市場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》榜單的全球光纖光纜榜單中，10強席位有3個屬于中國(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，我國已敷設光纖總量4億芯公里，僅2011年的光纖用量就達9000萬到1億公里。據悉，至2011年年底，我國共有17家光纖企業(yè)，共有光纖拉絲機159臺，拉絲光纖生產線279條。目前總產能約在1.25~1.4億纖芯公里，而且國內光纖擴容熱潮并無消退跡象。目前，制棒、制纖、成纜技術已經相當成熟，原屬高科技的光纖光纜制造業(yè)有向勞動力密集型轉化的趨勢。估計2011年我國預制棒產量達到1400噸左右，可滿足國內約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口，許多制棒企業(yè)的控股權也還掌握在外國公司手中，這些都使得國內企業(yè)在制棒、拉絲方面的'話語權不強。當前網上主要應用的仍是G.652光纖(如G.652D)，在FTTH中G.657光纖也已開始應用。目前研究的主要技術有：如何使G.654光纖也能在陸上應用;是否需要規(guī)范G.657A3光纖和增加G.652E光纖的標準。這兩年塑料光纖成為新的熱點，但在通信網應用上離實用尚有差距，在車、船、軍事、計算機室內聯(lián)網等特殊領域有一定的應用前景;光子晶體光纖方興未艾，用來做器件或特種應用有優(yōu)勢，但能否替代標準光纖尚無定論。
光器件關鍵技術仍有差距
我國正成為全球最活躍的光器件市場，目前占據全球光器件市場20%~25%的份額，2011年國內光器件市場收入約為100億元，年增長率約為15%。國際上對光子集成器件的研究比較重視，基于InP技術的10×10Gb/s的單片DWDM光子集成收發(fā)器件已經可以商用;10×40Gb/s的單片DWDM光子集成收發(fā)器件也已問世;下一步的目標是適應靈活柵格技術的10×100Gb/s PM-QPSK靈活通道光子集成器件，進一步對更大容量(如25Tb/s)的靈活通道光子集成器件和相干接收技術的光子集成器件展開研究。在商用方面，國內外40Gb/s的光收發(fā)模塊都已經比較成熟，可以提供商用。國際上也有公司已經宣布，其100Gbps相干光模塊將從2012年二季度開始投入商用，國內的100Gb/s光收發(fā)模塊也在研制中。國內用于FTTH的1∶128的PLC分光器已經可以商用，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，高端的關鍵芯片技術仍然掌握在外國公司手中，使國內的高端器件生產受到嚴重制約。
由于我國的“寬帶中國”國家戰(zhàn)略將要推出，寬帶化的進程還會進一步加快，3G和LTE(俗稱3.9G)技術的持續(xù)發(fā)展都會使我國的光通信技術得到更快和更大的發(fā)展。加大高端研發(fā)的投入，掌握關鍵核心技術是我們當前的首要任務，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，我們堅信中國的光通信技術“明天會更好”。
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