國內(nèi)光通信行業(yè)技術(shù)發(fā)展熱點分析及前景展望

 光通信行業(yè)技術(shù)發(fā)展熱點

一、統(tǒng)一交換內(nèi)核技術(shù)熱點

中投顧問在《2017－2021年光通信行業(yè)深度調(diào)研及投資前景預(yù)測報告》中表示，當(dāng)前通信網(wǎng)絡(luò)采用多層多域網(wǎng)絡(luò)承載業(yè)務(wù)，設(shè)備種類繁多，海量數(shù)據(jù)的分組處理能力呈指數(shù)級別提高，同時對超大容量路由運算能力提出越來越高的要求，導(dǎo)致機(jī)房空間緊張、能耗高、效率低。IP與光網(wǎng)絡(luò)的融合是解決問題的有效方式之一。

IP與光網(wǎng)絡(luò)融合可以通過統(tǒng)一交換內(nèi)核技術(shù)來實現(xiàn)，具有分組／ODUk／VC集中交換功能，從而減少網(wǎng)絡(luò)層次、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)投資、降低維護(hù)成本，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點集約化。通過提高單槽位線卡轉(zhuǎn)發(fā)能力和采用多框集群技術(shù)，可以大幅提升單節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)能力；通過多核處理器、分布式軟件架構(gòu)、模塊化管理等技術(shù)，可實現(xiàn)千萬級別路由表管理。

2014－2016年，部分運營商已經(jīng)展開了IP與光網(wǎng)絡(luò)的融合試點，這意味著急需在統(tǒng)一交換內(nèi)核技術(shù)方面有進(jìn)一步的突破。

二、5G信道編碼技術(shù)突破

2016年10月，華為宣布繼2016年4月份率先完成中國IMT——2020（5G）推進(jìn)組第一階段的5G空口關(guān)鍵技術(shù)驗證和測試后，在5G信道編碼領(lǐng)域的極化碼（PolarCode）技術(shù)上再次取得最新突破。

靜止和移動場景、短包和長包場景的外場測試增益穩(wěn)定性能優(yōu)異，與高頻毫米波頻段上的組合測試實現(xiàn)了高達(dá)27Gbps的業(yè)務(wù)速率。5G要實現(xiàn)的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千億的連接、1毫秒的時延能力，必須以革命性的基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)新來提升了網(wǎng)絡(luò)性能。高效信道編碼技術(shù)以盡可能小的業(yè)務(wù)開銷增加信息傳輸?shù)目煽啃?，信道編碼效率的提升將直接反映到頻譜效率的改善。構(gòu)造可達(dá)到信道容量或者可逼近信道容量（Shannon限）的信道編碼方法，及可實用的線牲復(fù)雜度的譯碼算法一直是信道編碼技術(shù)研究的目標(biāo)。

三、國內(nèi)光纖傳輸技術(shù)突破

2017年2月5日，武漢郵電科學(xué)研究院宣布，在國內(nèi)首次實現(xiàn)560Tb／s超大容量波分復(fù)用及空分復(fù)用的光傳輸系統(tǒng)實驗，可以實現(xiàn)一根光纖上67．5億對人（135億人）同時通話，這標(biāo)志著我國在“超大容量、超長距離、超高速率”光通信系統(tǒng)研究領(lǐng)域邁上了新的臺階。

本次實驗采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的單模七芯光纖為傳輸介質(zhì)。和普通光纖不同的是，一根單模七芯光纖相當(dāng)于七根普通光纖合而為一。武漢郵科院負(fù)責(zé)人表示，如果將光纖信息傳輸類比作高速公路，普通光纖是單一車道，那么單模七芯光纖就相當(dāng)于并行七車道，能夠提供7倍于普通光纖的傳輸能力。通過工藝及技術(shù)上的突破，單模七芯光纖解決了多芯光纖間串?dāng)_難題，隔離度達(dá)到－70dB，把“車道”與“車道”之間的干擾和影響降到了最低。

在傳輸介質(zhì)進(jìn)行創(chuàng)新的同時，本次實驗所采用的系統(tǒng)設(shè)備使用了16個單光源，經(jīng)過光多載波發(fā)生裝置，單芯傳輸容量為80Tbit／s，系統(tǒng)傳輸總?cè)萘窟_(dá)到560Tbit／s。據(jù)介紹，經(jīng)專家組測試驗證，此次實現(xiàn)的“560Tbit／s超大容量單模多芯光纖光傳輸系統(tǒng)”為國內(nèi)首次，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的快速興起，流量激增給信息通信網(wǎng)絡(luò)帶來巨大挑戰(zhàn)，解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的“井噴式增長”難題正成為全球信息通信領(lǐng)域的競爭高地。

光通信行業(yè)發(fā)展前景

一、國內(nèi)光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)展前景

目前的光通信技術(shù)面臨流量快速增長、運維管控復(fù)雜、業(yè)務(wù)開通速度慢、成本和功耗高等挑戰(zhàn)，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將向高速、大容量、分組、智能、綠色和低成本方向演進(jìn)。

超高速大容量傳輸設(shè)備研發(fā)加快。100Gb／s技術(shù)已成熟商用，在全球范圍內(nèi)規(guī)模部署，業(yè)界正在加快推進(jìn)400Gb／s、1Tb／s超高速傳輸技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，以應(yīng)對未來更大容量的傳輸需求。目前400Gb／s國際標(biāo)準(zhǔn)正在制定，主流設(shè)備商競相推出400Gb／s產(chǎn)品，中國移動在2014年已完成國內(nèi)首次400Gb／s實驗室及現(xiàn)網(wǎng)測試，全球運營商中已出現(xiàn)了成功部署案例。

業(yè)務(wù)IP化主導(dǎo)光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向“分組＋光融合”方向演進(jìn)。寬帶、LTE業(yè)務(wù)飛速增長，對城域網(wǎng)傳送帶寬、交換容量、分組業(yè)務(wù)識別和處理等提出了更高要求，驅(qū)動光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向分組化、技術(shù)融合方向發(fā)展，未來融合分組傳送和光傳送功能的POTN將成為城域網(wǎng)傳輸設(shè)備的重要發(fā)展趨勢。

中投預(yù)測云計算、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)驅(qū)動光網(wǎng)絡(luò)SDN化趨勢明顯。云計算、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)等新興互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，對光網(wǎng)絡(luò)提出高動態(tài)、高質(zhì)量、差異化和開放可編程的需求。現(xiàn)有靜態(tài)、剛性和封閉的光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)正逐步向智能、開放的軟件定義傳送網(wǎng)（SDTN）架構(gòu)演進(jìn)。2014年以來，光網(wǎng)絡(luò)SDN技術(shù)呈現(xiàn)快速發(fā)展態(tài)勢，國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)初步形成，全球運營商紛紛開展技術(shù)試驗，設(shè)備商2017年將推出商用產(chǎn)品。

網(wǎng)絡(luò)能耗挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，向綠色化、低成本方向演進(jìn)。隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)成本和能耗問題日益凸顯，光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的發(fā)展呈現(xiàn)集成化、低成本和低功耗趨勢。為了實現(xiàn)綠色化、低成本，光子集成、光互連、新型光交換等技術(shù)將逐步引入并持續(xù)優(yōu)化。

二、100G－PON規(guī)?；瘧?yīng)用展望

中投預(yù)測隨著4K／8K超高清視頻、智慧城市、NB－IoT等新技術(shù)、新應(yīng)用的發(fā)展，全球超寬帶產(chǎn)業(yè)新一輪提速正躍上舞臺。光接入領(lǐng)域，在討論10G－PON之后PON技術(shù)的演進(jìn)方向時，其中一種主要的方式是采用多波長疊加的方式，每波長承載的速率是10G／25G，多波長可疊加到100G。

作為后10G－PON時代PON重要研究方向，高速增長的市場也需要與之相匹配的技術(shù)，因此，100G－PON的標(biāo)準(zhǔn)化工作也已經(jīng)啟動。目前，100G－PON確定在IEEE／FSAN／ITU－T等標(biāo)準(zhǔn)化組織中立項，ITU－T已于2014年12月開始單波25G的相關(guān)技術(shù)討論；IEEE也在2015年底正式立項IEEE802．3ca，發(fā)布了25G、50G及100G的目標(biāo)單波速率等級。預(yù)計2020年，100G－PON將“登場”，實現(xiàn)大規(guī)模商用。

當(dāng)前，在100G－PON標(biāo)準(zhǔn)制定階段需要探討的關(guān)鍵問題較多，其中如何解決單波高速PON信號的傳輸問題首當(dāng)其沖。另外，還存在成本問題、色散等技術(shù)問題、設(shè)備平滑演進(jìn)等問題急需解決。100G－PON由于和現(xiàn)有的GPON有較大差別，其下行需要多波長合并傳輸。而PON是單纖雙向傳輸，只需要在一根光纖中傳輸上下行波長，另外，波長的問題主要在研發(fā)階段考慮技術(shù)復(fù)雜度和成本以及傳輸性能。

系統(tǒng)選擇將主要考慮光纖損壞及色素、光通信成本等方面。具體到波長規(guī)劃方面，100G采用4個波長，每個波長25G，可選的波長規(guī)劃主要有三種方案，一是全O波段，上下行4對波長均位于O波段；二是O／C／L波段一，第一個波長通道Lane0上下行波長位于O波段，其他波長位于C、L波段；三是O／C／L波段二，所有上行波長位于O波段，所有下行波長位于C、L波段。

2016年，烽火通信已經(jīng)與上海交大進(jìn)行了40km超長距離的試驗網(wǎng)演示，實現(xiàn)了100G－PON技術(shù)的核心突破，該技術(shù)基于TWDM波分時分混合架構(gòu)，在1：64分光比情況下實現(xiàn)40km超長距離的傳輸，試驗網(wǎng)驗證各項指標(biāo)均正常，長時間丟包率為0。

中投預(yù)測100G－PON可為用戶提供千兆甚至萬兆級的帶寬接入，也可滿足2020年即將商用的5G峰值速率10Gbps的接入需求。針對家庭用戶，25G將成為10G之后的下一個演進(jìn)目標(biāo)，是大規(guī)模千兆入戶的理想接入技術(shù)，而針對企業(yè)用戶，根據(jù)業(yè)務(wù)容量的不同，可靈活擴(kuò)展為50G、100G速率，以滿足FTTH的大連接需求，最終實現(xiàn)光纖接入網(wǎng)的可持續(xù)信息化

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