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國內光通信技術(shù)的最新展望論文
剛剛過(guò)去的2011年，全球遭受了日本地震及核能泄漏、泰國洪災、利比亞戰事及歐債危機等一系列惡劣社會(huì )經(jīng)濟環(huán)境的影響，而光通信技術(shù)卻是能夠保持持續發(fā)展的少數技術(shù)之一，全球光通信設備市場(chǎng)比2010年預計增長(cháng)7%，估計全球光纖市場(chǎng)增長(cháng)將超過(guò)10%，光纖出貨量會(huì )超過(guò)2億公里;光器件在2011年上半年有一定增長(cháng)，下半年表現平平，但估計國外主要光器件商銷(xiāo)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(cháng)距離技術(shù)研究進(jìn)展較快
目前，核心網(wǎng)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)設備和系統已經(jīng)在國內外開(kāi)始小規模商用，基于100Gb/s的DWDM系統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(guān)的靈活柵格技術(shù)正在開(kāi)展研究。為適應分組傳送的PTN技術(shù)已經(jīng)在網(wǎng)上大規模應用;分組OTN技術(shù)正在開(kāi)發(fā)中。此外，在實(shí)驗室中對超高速率、超大容量、超長(cháng)距離技術(shù)的研究進(jìn)展較快，例如單光源超級通道的速率已經(jīng)達到26Tb/s，相當于在1秒鐘內傳輸約700張 DVD光盤(pán)的數據量;商用系統單根光纖的最大容量還低于10Tb/s，而實(shí)驗室已經(jīng)突破100Tb/s的大關(guān)，達到108.76Tb/s，相當于在1秒鐘內可以傳送2萬(wàn)部大英百科全書(shū);商用基于10Gb/s的DWDM系統的單個(gè)跨距標準最大為160km，個(gè)別線(xiàn)路達到200多km;而實(shí)驗室水平是 40×112Gb/s，系統的最大跨距達到了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系統無(wú)電再生傳送的最大距離一般不超過(guò)4000 km;在實(shí)驗室中，10.7Tb/s(96xl12Gb/s) PDM-RZ-QPSK 信號無(wú)電再生傳送的最大距離已達到10608 km，為簡(jiǎn)化跨洋光通信系統的建設和維護打下了基礎。國內在相關(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(gè)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(shí)現的單通道速率最高、總容量最大的DWDM系統。2011年12月5日，武漢郵電科學(xué)研究院在國家重點(diǎn)實(shí)驗室，成功實(shí)現240Gbit/s相干光正交頻分復用(OFDM)信號在普通單模光纖上無(wú)誤碼實(shí)時(shí)傳輸48公里，這是國際上首個(gè)用在線(xiàn)實(shí)時(shí)處理方式實(shí)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(lái)自中國的華為、中興和烽火通信占據了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(hù)數達到了2093萬(wàn)，韓國繼續保持著(zhù)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(huì )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(yíng)商都在FTTX建設方面繼續發(fā)力，中國電信PON集采1900萬(wàn)線(xiàn)，加上家庭網(wǎng)關(guān)，規模達25億元;中國移動(dòng)招標PON 800萬(wàn)線(xiàn)，規模達9億元;中國聯(lián)通招標PON設備達2500萬(wàn)線(xiàn)，規模達25億元左右，是FTTH建設啟動(dòng)以來(lái)，招標規模最大的一次。匯總來(lái)看，2011年我國三大電信運營(yíng)商PON的集中招標量已經(jīng)達到5200萬(wàn)線(xiàn)、60億元，再加上省公司的自建，2011年市場(chǎng)光纖接入網(wǎng)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(kāi)始，FTTH(光纖直接入戶(hù))所占比例開(kāi)始增大，僅上海就實(shí)現FTTH用戶(hù) 130萬(wàn)，中國電信預計在2011年年底FTTH用戶(hù)會(huì )突破500萬(wàn)戶(hù)。從技術(shù)上看，大量應用的光接入技術(shù)仍然是GEPON，但從2011年起，GPON 進(jìn)入了規模應用。10GEPON的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈都已經(jīng)成熟到可以規模商用的程度，從價(jià)格上講，預計其價(jià)格會(huì )在2012年年底相比GEPON僅高出 5%~20%。雖然10GEPON的設備已經(jīng)開(kāi)始出貨，主要還是建設試驗工程，還沒(méi)有實(shí)現市場(chǎng)的大規模應用。10G GPON技術(shù)發(fā)展分兩個(gè)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(wǎng) ODN的共存，將很難實(shí)現網(wǎng)絡(luò )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模商用。在實(shí)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(shù)PON等各種技術(shù)都在展開(kāi)研究，10G PON之后的發(fā)展方向，目前還不是十分明確。為使無(wú)源的光分配網(wǎng)絡(luò )ODN便于安裝、維護和管理，具有智能的ODN系統也在研究之中。
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》榜單的全球光纖光纜榜單中，10強席位有3個(gè)屬于中國(長(cháng)飛、亨通、烽火通信)，其中長(cháng)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(wàn)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(chǎn)線(xiàn)279條。目前總產(chǎn)能約在1.25~1.4億纖芯公里，而且國內光纖擴容熱潮并無(wú)消退跡象。目前，制棒、制纖、成纜技術(shù)已經(jīng)相當成熟，原屬高科技的光纖光纜制造業(yè)有向勞動(dòng)力密集型轉化的趨勢。估計2011年我國預制棒產(chǎn)量達到1400噸左右，可滿(mǎn)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(lài)進(jìn)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(huà)語(yǔ)權不強。當前網(wǎng)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(kāi)始應用。目前研究的主要技術(shù)有：如何使G.654光纖也能在陸上應用;是否需要規范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(diǎn)，但在通信網(wǎng)應用上離實(shí)用尚有差距，在車(chē)、船、軍事、計算機室內聯(lián)網(wǎng)等特殊領(lǐng)域有一定的應用前景;光子晶體光纖方興未艾，用來(lái)做器件或特種應用有優(yōu)勢，但能否替代標準光纖尚無(wú)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)，目前占據全球光器件市場(chǎng)20%~25%的份額，2011年國內光器件市場(chǎng)收入約為100億元，年增長(cháng)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(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(wèn)世;下一步的目標是適應靈活柵格技術(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(kāi)研究。在商用方面，國內外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(kāi)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(jīng)可以商用，1∶256的分光器也即將推出。但值得提出的是，無(wú)論是光無(wú)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，使國內的高端器件生產(chǎn)受到嚴重制約。
由于我國的“寬帶中國”國家戰略將要推出，寬帶化的進(jìn)程還會(huì )進(jìn)一步加快，3G和LTE(俗稱(chēng)3.9G)技術(shù)的持續發(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)是我們當前的首要任務(wù)，期待政府部門(mén)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(shù)“明天會(huì )更好”。
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