我国光通信技术的最新发展

1/12/2012，人民邮电报报道 中国通信学会光通信委员会主任 毛谦

   光通信技术是在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40×112Gb/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（16×1.92Tb/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。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。

   光纤宽带接入技术

   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。LightReading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-PON、OOFDM-PON、相干技术PON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系统也在研究之中。

   制棒制纤成缆技术

   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159台，拉丝光纤生产线279条。目前总产能约在1.25-1.4亿纤芯公里，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。

   光器件关键技术

   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10×10Gb/s的单片DWDM光子集成收发器件已经可以商用；10×40Gb/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10×100Gb/s PM-QPSK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。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1∶128的PLC分光器已经可以商用，1∶256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。