光通信技术的发展.ppt

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1、,光通信技术的最新发展,南京大学光通信工程研究中心,范忠礼,我国光通信技术的最新发展 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

2、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最大容量还低于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

3、送2万部大英百科全书。,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

4、的数据量。商用系统单根光纤的最大容量还低于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最大为160km，个别线路达到200多km；而实验室水平是40112Gb/s，系统的最大跨距达到了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最大距离一般不超过4000km；在实验室中，10.7Tb/s（96xl12Gb/s）PDM-RZ-QPSK 信号无电再生传送的最大距离已达到10608km，为简化跨

5、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，而单根光纤的最大容量是在单个C波段就达到了30.72Tb/s（161.92Tb/s)，这是当前国际上在C波段实现的单通道速率最高、总容量最大的DWDM系统。,L,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

6、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,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。国外发表评论文章，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

7、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，招标规模最大的一次。,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

8、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(光码分复用)-PON、OOFDM-PON、相干技术PON

9、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,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最大的光纤光缆制造国，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

10、159台，拉丝光纤生产线279条。,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

11、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。,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1010Gb/s的单片DWDM光子集成收发器件已经可以商用；1040Gb/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10100G

12、b/s PM-QPSK（偏振复用正交相移键控）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。,中国宽带与国外的差距 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。虽然中国的网民人数最多，截至去年6月，我国网民规模达到4.2亿，互联网普及率达到31.8%，使用手机上网的网民规模达2.77亿，2009年中国互联网市场规模已达1834.5亿元。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。虽然我国宽带用户数已经是全球第

13、一，但是我国仍处于“低速宽带”阶段，我国互联网网速平均速率仅1.774M，排名全球第71位。,宽带将成为国家战略 工信部就“十二五”时期的宽带建设已进行全面规划，到2015年，城市的宽带速率将达到20M，农村的宽带速率也将提升到4M。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，即城域网和“最后一公里”。对于城域网，“光进铜退”是最佳的解决方案;而对于“最后一公里”的问题，政府将根据实际情况进行安排布局，推动问题的有效解决。,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1128的

14、PLC（平面光波导功率分光器）分光器已经可以商用，1256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。,三网融合 备受关注的两会已经开幕，这是全国人民政治生活中的一件大事。今年三网融合又重新成为热门话题，两会代表纷纷对此发表自己的意见。,点评：网融合是国

15、家宽带战略的重要组成部分，是宽带战略的一个前导，没有三网融合，宽带战略将无从谈起。三网融合的加快推进对于国家研究实施“宽带战略”大有裨益。在中央关于推进三网融合的重点工作中，包括加强网络建设改造以及推动移动多媒体广播电视、手机电视、数字电视宽带上网等业务的应用等内容，而IPTV、手机电视等融合型业务发展需要高带宽的支撑。此次，两会上，三网融合再次成为热门话题，相信，经过谏言，三网融合发展会进一步加速。,工信部今年将主导一系列工作推动“三网融合”启动实质进程。其中包括：国家级广电网络公司将于上半年内挂牌;工信部将出台新修订的电信业务分类目录，并依据目录对广电及电信运营商将分别发放双向接入牌照等。

16、市场分析认为，“三网融合”目前遇到的最大阻碍是双向接入方案不明确，以及广电和电信运营商对融合后各自原有用户群流失的担心等，上述政策动态有望切中要害，化解一系列障碍。这预示着此前业界普遍预期的“十二五”期间近7000亿元的“三网融合”市场大蛋糕将“浮出水面”。,2012年通信业10大发展趋势展望 全球通信产业已经进入新的大融合、大变革和大转型 的发展时期，将呈现多元化的发展趋势：一、在管道智能、异构网络、光纤宽带接入等基础电 信网络领域加快部署，为信息化的发展奠定基石；二、通过构建云计算数据中心、升级智能终端、发展 互联网和物联网新应用，培养新的核心竞争力，实 现ICT融合；三、在提供丰富应用和

17、用户新体验的同时，信息安全、可信计算、绿色通信越来越受到关注；四、在ICT融合进程中，软件已悄然成为信息化发展 的核心，正引发传统产业的变革。,1 智能管道：运营商转型之道 随着用户数量的持续增加和业务的不断丰富，现有的粗放经营模式正迅速向智能管道的精细化经营模式演进。借助智能管道，电信运营商可以充分挖掘电信资源，提高盈利能力，加速业务创新。业务创新和转型对网络提出了新的要求：一方面,电信网络需要更加“智能”，具备业务和应用感知、QoS、流量优化、应用保证和策略管理的能力。另一方面，通信业转型也需要智能管道向各种应用开放可信的网络能力，提供差异化的互联网应用，并推出层出不穷的创新性应用和业务，

18、为用户提供差异化的通信体验和互联网体验。将电信资源优势转化为业务收入，缩小“剪刀差”。,2 异构网：移动网络发展的必然趋势 频谱资源受限和移动数据流量的爆发性增长，使得由多频、多模以及层叠覆盖组成的立体异构网络成为移动网络融合演进的必然趋势。多频、多模（2G、3G、LTE和WLAN）以及层叠覆盖组成的立体式的异构网络开始进入黄金发展时期。异构网络不但为日益增长的移动数据流量提供一定的分流，还解决了室内、热点地区的容量和覆盖问题，并且终将实现宏微协同工作，达到无线移动立体全方位覆盖。异构网络的趋势要求运营商和厂商应更多地考虑提升网络的管理和服务能力，在多接入共存的环境下协同演进，实现性能优势互补

19、、优化资源配置、改善用户体验，构造一个无处不在、无所不能的移动网络。,3 光纤到户：宽带网络的主旋律 2012年“宽带中国”战略即将启动，网络提速将成为主旋律，网络建设将全面引入光纤光缆，构建直达家庭的光网络。由于技术的成熟、成本的降低及光纤到户的普及，GPON正成为固网宽带的主流技术，10G PON将适时进行验证和规模试验。光纤到户的部署，将推动光纤分配网基础设施的优先建设。城域和汇聚光网络将更加注重对分组、IP业务的传送和处理,并向100Gb/s系统扩展,以满足数据中心等业务的带宽需求。,4 云数据中心：构建电信云计算基础环境 在云计算的热潮下，原始的“数据中心”将向支持“虚拟化”能力的云

20、数据中心发展，呈现出动态化、可扩展等特点，满足多租户、虚拟桌面等需求。基于云计算基础设施及开放平台，企业可以构建各种服务软件，实现信息系统的统一和有机整合。电信运营商在云计算的发展过程中将成为建设云数据中心的主要推动力量之一，其目标是实现与互联网服务提供商之间的差异化竞争。电信云的核心是充分利用运营商的网络资源，在智能管道的基础上，同时开放网络能力和IT计算能力，形成“端、管、云”的有机联动。从近期来看，电信运营商将以IaaS作为切入点、以NaaS作为突破口，推广SaaS应用，为云计算形成坚实的运营与商业实践基础。,5 软件革命：引发传统产业的变革 ICT技术广泛应用于各行各业的信息化，越来越

21、多的专用设备和系统开始转向通用硬件平台，使得主要业务流程更加依赖软件实现和运行。软件逐渐成为一切信息化的核心，将彻底改变甚至颠覆很多行业的内部格局，每个行业都要做好应对软件革命的准备。以电信行业为例，基础网络只提供管道化的连接型业务，更多的业务应用将由互联网以软件或者服务的方式提供；网络设备开始采用商用计算平台，更多的功能由软件实现。云计算使应用开发彻底摆脱了对硬件的依赖，是IT行业自身的一场软件革命；移动互联网更关注业务应用和用户体验，是移动通信的软件革命；物联网聚焦行业信息化应用，是相关传统行业的软件革命。,6 物联网：行业应用先行 物联网目前初步具备了一定的技术、产业和应用基础，其发展将

22、是一个漫长的过程，然而毋庸置疑的是物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一。行业应用是物联网发展的主要推动力，现阶段将集中在智能电网、智能医疗、智能交通、智能物流等行业，这也将与智慧城市的规划相互呼应和相互促进。信息感知、传输、处理、安全四项技术的突破将成为物联网发展的关键，其中信息感知和信息处理技术与行业应用密切相关。信息感知技术研究包括RFID、微型和智能传感器等；信息处理技术主要对海量数据进行存储和挖掘；信息传输技术研究无线传感器网络及稳定便捷的异构网络的融合；基础数据的价值巨大，需要安全技术的保障，以构造“可管、可控、可信”的安全体系架构。物联网需要尽早投入，深度参与，

23、从行业应用突破，抢占先机。,7 移动互联网：应用Web化 随着移动互联网应用数量的继续高速增长，电子商务、支付、社交媒体等应用将加速向移动智能终端转移。云计算和HTML5将促使内容和应用的提供进一步Web化。借助HTML5，移动互联网产业格局将被改变，浏览器在产业链中的地位将得到提升，瘦操作系统+浏览器的模式将获得广泛运用，其永远在线和完全基于Web的业务提供，将大大促进云计算和无线宽带移动通信技术的发展。得益于跨平台的优势，HTML5将逐渐改变现有各自为政的应用商店模式并加快企业应用商店的发展。以HTML5为基础的移动互联网应用Web化，将开始改变终端和移动应用的产业链格局，并带来新一轮投资

24、热潮,HTML 5并非仅仅用来表示Web内容，它的新使命是将Web带入一个成熟的应用平台，在HTML 5平台上，视频，音频，图象，动画，以及同电脑的交互都被标准化。HTML 5是近十年来Web开发标准最巨大的飞跃。和以前的版本不同，HTML 5并非仅仅用来表示Web内容，它的新使命是将Web带入一个成熟的应用平台，在HTML 5平台上，视频，音频，图象，动画，以及同电脑的交互都被标准化。,8 智能终端：迈向云端一体化 随着移动互联网的发展，智能终端正向云端一体化方向快速演进，而在物联网时代，智能终端的重要性将日益凸显。云端一体化打破了互联网软件与本地软件的界限，用户通过智能终端获取服务，不必关

25、心该服务是来自于云还是终端自身。架构在云上的各种服务模块，可以与各类智能终端上的功能模块组合，为用户提供无限可能的应用，智能终端也相应动态地加入了某朵“云彩”，成为云计算的一部分。同时，智能终端中日益丰富的传感设备以及多模的联网能力，使之成为物联网中的关键节点。云端一体化的实现，有赖于操作系统、开发环境和云平台的技术突破与完善，以及设备厂商、电信运营商与互联网服务提供商等的密切合作。,9 可信计算：构建主动安全体系 传统的安全防护措施，如防火墙、入侵检测等以被动防范为主，防火墙策略越来越复杂、特征库越做越大，但用户信息和网络通信仍然得不到有效的安全保障。可信计算，以密码技术为核心，在终端和网络

26、设备的硬件平台上引入一个不可篡改的物理安全芯片，从底层硬件到操作系统，再到应用层都构建信任关系。以此为基础，建立一个能在网络上安全传递的信任链，为网络构建主动的安全防御体系，满足真实性、私密性、机密性、完整性等安全要求。,10 绿色通信：全方位启动 近年来，ICT作为国民经济的支柱性产业之一，成为节能减排的排头兵。目前，绿色环保使得电信业不断创新，围绕“绿色”的各种新技术、新工艺、新产品、新网络架构与体系正不断涌现并推动节能减排的具体实施。能效利用率作为衡量数据中心基础设施、移动基站用电效率的综合指标，正成为相关方案设计和实施的关键因素。在机房选址、设备工程安装、运营维护等方面都会采取具体的节

27、能措施，为绿色运营和节能管理奠定基础。同时，ICT技术的不断发展，推动了信息技术在各行业的深度应用，减少对传统资源的依赖，带来绿色服务。,我国主导的“物联网概述”标准成为全球标准 最近，国际电信联盟（ITU-T）第13研究组会议审议通过了“物联网概述”（Y.IoT-overview）标准草案，标准编号为Y.2060。这是全球第一个物联网总体性标准，由工业和信息化部电信研究院在2011年5月发起立项，并作为该标准的编辑人单位，组织国内相关单位提交了标准文稿。标准涵盖物联网的概念、术语、技术视图、特征、需求、参考模型、商业模式等基本内容，同时反映了我国利益诉求，转化国内已经形成的研究成果，对于指导和促进全球物联网技术、产业、应用、标准的发展具有重要意义。,