光通信发展趋势和XX省光通信产业调研报告和发展建议.ppt
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1、光通信发展趋势和,湖北省光通信产业调研报告,及发展建议,中国通信学会,湖北省通信学会,13 September 2007,2,内 容 提 要,概述光纤通信的技术发展趋势湖北省光通信产业调研报告发展建议,13 September 2007,3,光通信技术,是21世纪发展的重点技术。光纤通信,是满足信息社会业务需求的重要手段。光通信产业,是拉动湖北省经济腾飞的重要产业。,概,述,13 September 2007,4,内 容 提 要,概述光纤通信的技术发展趋势湖北省光通信产业调研报告发展建议,13 September 2007,5,光纤通信的技术发展趋势核心光传送网,继续向超高速、超大容量、超长距
2、离和智能化的方向发展 更高的传输速率 更大的传输容量 更长的传输距离 网络智能化,13 September 2007,6,(1)更高的传输速率国际水平:1999年贝尔实验室就实现了160Gb/s电时分复用的光传输实验。1998年NTT实现了OTDM 640Gb/s 传送63km,1999年传到了100km。40Gb/s SDH仪表已经可以实用化。国内水平:2004年完成了40Gb/s SDH 系统分别在G.652和G.655光纤上无再生传输560km。,13 September 2007,7,40Gb/s的试验和商用在加快 2006年3月,NTT和朗讯联合,在东京地区进行了40Gb/s的现场试
3、验。2005年初德国电信下属的固网部门T-Com就向马可尼公司发出了40Gb/s设备的订单。ADVA等公司也开发了40Gb/s设备。MCI对40Gb/s一直抱积极态度,于2006年建成一条1600km长,放大器间隔为160km的40G传输线路。AT&T在2006年底,为解决用户端25Mb/s的接入速率,因此在核心网部署了40Gb/s的节点和传输干线。,13 September 2007,8,AT&T在核心网部署40Gb/s节点和干线,13 September 2007,9,我国的40Gb/s STM-256系统,13 September 2007,10,40Gb/s SDH RTNet互连测试
4、配置,11,80Km,STM-256 光传输560Km实验装置40Gb/s SDH,40G BERT,80Km,80km,80Km13 September 2007,80Km,80Km,80Km,13 September 2007,12,G.655光纤560km传输眼图,13 September 2007,13,G.652光纤560km传输眼图,13 September 2007,14,Alcatel 10.2 Tb/s(256x42.7Gb/s)300kmNEC 10.92Tb/s(273x40Gb/s)117km,国内水平:16010Gb/s DWDM系统已经大规模商用。8040Gb/s
5、DWDM系统于2005年在上海至杭州开通。,(2)更大的传输容量国际水平:,13 September 2007,15,3.2Tb/sDWDM系统配置图,13 September 2007,16,40G发送眼图,13 September 2007,17,8040G 光谱图,C波段,L波段,13 September 2007,18,超大容量系统新记录据NTT于2006年9月在ECOC宣布,成功地演示了14Tb/s的DWDM光传输系统:,波 长,数:140,每波长速率:111Gb/s传 输 距 离:160km成为当时世界上容量最大的光传输系统,13 September 2007,19,OFC2007
6、最新消息 2007年3月28日阿朗在OFC2007上宣布成功实现在单根光纤上实现25.6Tb/s传输 160160Gb/s DWDM 传输80km C+L波段,同时采用波长复用和偏振复用 EDFA+RFA 光调制码型为RZ-DQPSK 频谱效率达到3.2比特/秒赫兹(目前商用系统一般为0.20.4比特/秒赫兹)相当于每秒可传送600部DVD影片 日本国立通信、信息技术研究院、住友公司也参加了试验,13 September 2007,20,(3)超长距离系统国际水平:40 x40Gb/s over 10000km via dispersionmananged fiber 3.73Tb/s系统传输
7、11000km 6.4Tb/s系统传输3200km国内水平:160 x10Gb/s DWDM系统无再生传输3040km,可扩展至5000km。,13 September 2007,21,40 x40 Gbit/s over 10,000 km,13 September 2007,22,40 x40 Gbit/s using EFEC,13 September 2007,23,实际3040km光纤的系统平台,13 September 2007,24,ULH 系 统 现 场,13 September 2007,25,ULH系统的发送光谱,13 September 2007,26,ULH系统的接收光
8、谱,13 September 2007,27,3040km CS-RZ码信号传输,13 September 2007,28,(4)向智能化方向发展 从点到点WDM走向光联网 传输与交换的融合 更高的网络智能,动态,网络,13 September 2007,29,光传输网络的变革静态网络,13 September 2007,30,ASON的体系结构 ASON简介 ASON三个平面 UNI、NNI、CCI、NMI 控制域的划分 ASON的关键技术 控制单元 控制和连接协议 交换连接方式 保护与恢复,13 September 2007,31,更加智能的光网络 DWDM向智能化发展,全光网要求在光层进
9、行全网业务的转接,实现难度极大;OTN技术的提出降低了要求,提升了可行性。,DWDM,OTN,ASON,全光网,31,13 September 2007,32,ASON 光网络走向智能化 基于SDH的ASON已经可以商用,国内外都建设了不少ASON网络 大部分ASON兼有MSTP能力 具有40Gb/s端口的ASON已研发成功 主要应用其比较强大的保护/恢复功能,软连接功能没有发挥出应有的作用 基于OTN的ASON正在抓紧研发,已经有了阶段性成果 基于SDH的ASON与基于OTN的ASON会综合应用,13 September 2007,33,城域光传送网的发展 向支持多业务和分组化电信级以太网方
10、向发展 SDH向多业务平台转型 传送网的分组化发展趋势和电信级以太网技术 城域CWDM技术的发展,13 September 2007,34,MSTP的演进,13 September 2007,35,基于SDH的MSTP,13 September 2007,36,传送网的分组化发展趋势和电信级以太网 ITU-T SG17 2003年9通过的新标准X.87 MSR是基于RPR的双向对称选路光纤环 支持TDM、ATM、DVB、POS、GE等各种业务,支持多播和广播业务 可以在线增加或消除节点而不影响其他节点的业务,13 September 2007,37,100G以太网传输16电平光调制,QASK与
11、QPSK技术,13 September 2007,38,100Gb/s以太网WDM传输 2007年3月28日阿朗在OFC2007上宣布在现有40Gb/s的网络上进行了107Gb/s以太网的传输 完全的电TDM串行二进制信号 10100GB/s WDM 传输1200km,6个OADM,频谱效率达1比特/秒赫兹 10107GB/s WDM 传输480km 采用相干检测技术,13 September 2007,39,光纤到户生机勃勃64Kb/s 56kb/sMODEM xDSL FTTH,13 September 2007,40,国内外FTTH发展状况 2007年3月底,日本已有880万FTTH用户
12、。ADSL已出现负增长。预计2010年FTTH用户将达到1700万户。美国2007年3月底已达134万FTTH用户。欧洲2006年底有99万FTTH用户,估计2007年底约为165万户。预计全球FTTH用户在2011年可达8600万户。全国30多个城市建设了FTTH网络,用户约10万。武汉市的FTTH走在全国的前列,市政府决定2007年底FTTH用户将达到5万户,2008年底10万户,2010年达50万户。,13 September 2007,41,中国FTTH市场预测,13 September 2007,42,FTTH采用的主要技术,P2PNPONAPONEPONGPONHFCPLC,13
13、September 2007,43,FTTH技术的发展 P2P、EPON、GPON各有其适应的应用环境 现已开发出2.5GEPON 芯片厂商已开发出EPON、GPON兼容的ASIC 在香港世界电信展上出现了WDM-GPON EPON的互通性测试结果比较理想 GPON的测试结果与预期差距较大,13 September 2007,44,FTTH的应用示例,13 September 2007,45,FTTH的主要业务示例IPTV业务演示由于大量采用了8M速率的MPEG II节目源,常规ADSL无法胜任,其画面质量远远超过常规的2M码流视频HDTV业务演示目前共计提供近90个频道,节目更加丰富,46,
14、FTTH示例,Cabinet with splitter insideCabinet in the building,Insider of the CabinetEnd unit(ONU),Leading cableInsider of the ONU13 September 2007,MUX,DEMUX,13 September 2007,47,光器件是光通信的基础和核心,OBA,OPAr,含泵浦LD的饵增益增益模块,平坦滤波器,WWDMs,可变光衰减器,隔离器Source:RHK,OLA,Tx,Tx,拉曼增益模块,泵浦LD,波分复用器,增益平坦滤波器,CW/EAM LD,外调制器,Rx,R
15、x,PIN/APD 接收机,DCM,DCM,DCM,DCM,1,1,N,N,13 September 2007,48,目前器件的发展趋向 小型化、集成化、宽温度范围、可带电插拔是器件的发展趋势。由于器件价格的急聚下降,VCSL器件的前途未卜。FTTH用的各种小型化、单纤双向/三向、突发收发模块大量涌现。重点着重在提高现有器件的特性。提高工作速率、增大发出光功率、提高光接收灵敏度、减小插入损耗、减小反射等。硅基光子器件。进一步降低成本。,13 September 2007,49,40Gb/s光收发模块EA调制的40GB/S光发送模块传输距离可达到200kmM-Z调制的40Gb/s光发送模块的传输
16、距离可超过10000km40Gb/s可调谐Transponder,13 September 2007,50,量子点垂直腔面发光激光器量子阱、量子线到量子点纳米级尺度底阈值电流密度高效率高发光功率1310nm比较成熟1550nm技术已经突破,13 September 2007,51,量子点VCSEL示例,13 September 2007,52,使用FBG和法拉第旋镜的EDFA高泵浦效率低偏振相关,环形器,泵浦合波器,泵浦激光器,EDF,FBG,FRM,13 September 2007,53,新一代ROADM,13 September 2007,54,PLC的DWDM器件AWG技术热不敏感性高
17、集成度小体积通道数目多插入损耗小易于大规模生产,成本低,13 September 2007,55,光纤的重要参数 关心的参数主要有衰减系数、非线性系数、色度色散系数、PMD系数、可用波段范围等 这些参数与光纤的材料、结构、几何尺寸等密切相关 关心光纤的使用性能,如强度、弯曲、接续、柔性、寿命等,13 September 2007,56,光纤的衰减特性 光纤的衰减特性一直是影响传送距离的最主要因素 OA特别是FOA,在很大程度上解决了这个问题 由于噪声和其它放大特性,一个电中继段内,FOA的用量仍受限制 光纤在1550nm窗口的衰减系数最小值已经做到0.17dB/km,接近理论极限0.15dB/
18、km。如果可将这个值降低12个数量级,再加OA,则跨洋通信就可以大大简化 在20世纪80年代后期,研究过氟化物光纤,可能达到0.001dB/km,至今尚未有产品面世。又有人宣称,POF有可能实现0.001dB/km。,13 September 2007,57,光纤的可使用波段,13 September 2007,58,进一步扩大波段范围 现在光纤的可使用波段为12601675nm,达415nm宽 按常用的0.4nm间距开DWDM系统,可达1000个波道以上 以目前单通道40Gb/s的水平 单纤总容量为40 Tb/s 以上 如果光纤的可用波段可以进一步延伸,则光纤的可传输容量还可以继续增大,至少
19、达到百Tb/s的量级。,13 September 2007,59,光纤的色散特性 色度色散是影响光传输距离的另一个重要参数,特别对高速率信号来说,属色散限制系统 色度色散太大,使高速光脉冲在传输后严重展宽,无法恢复,影响传输距离 但色散为零或太小,又使DWDM系统出现严重的FWM非线性效应,同样影响传输效果 所以如何实现既有一定色散,又不很大,且在整个可用波段比较平坦,又要兼顾其它参数,是新一代光纤的重要目标。由于色散补偿技术的不断成熟,人们对色散问题已不十分介意。,13 September 2007,60,当前光纤的PMD水平 光纤制造技术和工艺水平不断提高 光纤几何尺寸、折射率分布的横向和
20、纵向均匀度都有很大改进 近期生产的光纤的PMD参数都达到较高的水平 一般将PMDQ做到0.2 ps/km 以下都不成问题,好的可以做到0.1 ps/km 以下 最好的厂家的典型值为0.016 ps/km,13 September 2007,61,光纤技术的最新状况,经历了从G.651到G.652、G.653、G.655的演进2004年开发出G.656光纤2006年又开发出G.657光纤其中G.652A、G.652B、G.652C、G.652DG.655A、G.655B、G.655C、G.655D、G.655E对个别参数档次的划分(G.652有水峰之别),可利用波段逐步拓宽 没有突破性的改变,1
21、3 September 2007,62,目前光纤光缆的发展态势 价格已经跌到最低谷,厂家纷纷倒闭、合并、转向。最近保持相对平稳。制纤、成缆技术已经相当成熟。高科技向劳动力密集型转化。G.652光纤仍在大量使用。塑料光纤成为新的热点,但距实用尚有差距。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。,13 September 2007,63,光子晶体光纤,13 September 2007,64,内 容 提 要,概述光纤通信的技术发展趋势湖北省光通信产业调研报告发展建议,13 September 2007,65,中国光通信产业发展概况(1)3个重要领域:光通信器件及
22、光电集成、光通信设备和系统、光纤光缆。在光通信系统方面,还应包括电信级以太网系统。2006年全球光器件的销售量预计增长超过30,价格继续下滑,但已相对平稳。预计今后35年,光器件销售将保持15以上的增长速度,2010年将可超过60亿美元。我国同时从事光纤器件研究、生产的机构和厂家已超过150余家,其中涉足光无源器件的约占近70。产品主要集中在中低端,高端仍有相当差距。,13 September 2007,66,中国光通信产业发展概况(2)2006年,中国光网络设备市场规模稳中有升,超过150亿元,同比2005年增长12.3%。随着3G的应用、FTTH的推广,以及2008年奥运会的拉动,预测国内
23、光传输设备市场未来几年的年增长率可以保持在10%左右,增长速度超过全球平均水平。在技术上,光网络是我国与世界发达国家差距最小的高科技领域之一。中国已掌握了一批具有自主知识产权的光网络核心技术,是世界上少数几个掌握光网络核心技术、能够提供光网络全面解决方案的国家之一。,13 September 2007,67,中国光通信产业发展概况(3)中国光纤光缆市场持续回升。中国的光纤产业将向有成本优势、技术优势和资本优势的企业集中,通过市场的力量将供求关系拉回到基本平衡状态,这将促使中国的光纤光缆产业向集约化、大规模生产阶段发展。,13 September 2007,68,湖北省光通信产业现状分析(1)湖
24、北省光通信产业发展概况 光纤通信及相关光电子技术产业是湖北省重要的支柱产业之一。主导产品有光纤预制棒、光纤光缆、光电器件、光通信系统设备和网络设备等。产业集群主要分布在武汉市、黄石市、孝感市等。经过多年的艰辛努力,,建成了以武汉光电子信息产业基地(武汉中国光谷)为代表的产业园区,形成以武汉邮电科学研究院、武汉光电国家实验室(筹)等为代表的源头创新基地光纤通信的创新技术以及相关光电子创新技术的研究获得了重大发展成功推广了一大批实用技术,有的已经发展壮大为重要产业,促进了“光谷”的持续发展。,13 September 2007,69,湖北省光通信产业现状分析(2)在光电器件方面,武汉邮科院国内市场
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