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国内光通信行业技术发展热点分析及前景展望

2017-02-13 15:53
汉水狂客
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光通信行业技术发展热点

一、统一交换内核技术热点

中投顾问在《2017-2021年光通信行业深度调研及投资前景预测报告》中表示,当前通信网络采用多层多域网络承载业务,设备种类繁多,海量数据的分组处理能力呈指数级别提高,同时对超大容量路由运算能力提出越来越高的要求,导致机房空间紧张、能耗高、效率低。IP与光网络的融合是解决问题的有效方式之一。

IP与光网络融合可以通过统一交换内核技术来实现,具有分组/ODUk/VC集中交换功能,从而减少网络层次、节省网络投资、降低维护成本,实现网络节点集约化。通过提高单槽位线卡转发能力和采用多框集群技术,可以大幅提升单节点转发能力;通过多核处理器、分布式软件架构、模块化管理等技术,可实现千万级别路由表管理。

2014-2016年,部分运营商已经展开了IP与光网络的融合试点,这意味着急需在统一交换内核技术方面有进一步的突破。

二、5G信道编码技术突破

2016年10月,华为宣布继2016年4月份率先完成中国IMT——2020(5G)推进组第一阶段的5G空口关键技术验证和测试后,在5G信道编码领域的极化码(PolarCode)技术上再次取得最新突破。

静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定性能优异,与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。5G要实现的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千亿的连接、1毫秒的时延能力,必须以革命性的基础技术创新来提升了网络性能。高效信道编码技术以尽可能小的业务开销增加信息传输的可靠性,信道编码效率的提升将直接反映到频谱效率的改善。构造可达到信道容量或者可逼近信道容量(Shannon限)的信道编码方法,及可实用的线牲复杂度的译码算法一直是信道编码技术研究的目标。

三、国内光纤传输技术突破

2017年2月5日,武汉邮电科学研究院宣布,在国内首次实现560Tb/s超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验,可以实现一根光纤上67.5亿对人(135亿人)同时通话,这标志着我国在“超大容量、超长距离、超高速率”光通信系统研究领域迈上了新的台阶。

本次实验采用具有自主知识产权的单模七芯光纤为传输介质。和普通光纤不同的是,一根单模七芯光纤相当于七根普通光纤合而为一。武汉邮科院负责人表示,如果将光纤信息传输类比作高速公路,普通光纤是单一车道,那么单模七芯光纤就相当于并行七车道,能够提供7倍于普通光纤的传输能力。通过工艺及技术上的突破,单模七芯光纤解决了多芯光纤间串扰难题,隔离度达到-70dB,把“车道”与“车道”之间的干扰和影响降到了最低。

在传输介质进行创新的同时,本次实验所采用的系统设备使用了16个单光源,经过光多载波发生装置,单芯传输容量为80Tbit/s,系统传输总容量达到560Tbit/s。据介绍,经专家组测试验证,此次实现的“560Tbit/s超大容量单模多芯光纤光传输系统”为国内首次,达到了国际先进水平。

随着移动互联网、云计算、大数据、物联网应用的快速兴起,流量激增给信息通信网络带来巨大挑战,解决网络数据流的“井喷式增长”难题正成为全球信息通信领域的竞争高地。

光通信行业发展前景

一、国内光网络设备发展前景

目前的光通信技术面临流量快速增长、运维管控复杂、业务开通速度慢、成本和功耗高等挑战,光网络设备将向高速、大容量、分组、智能、绿色和低成本方向演进。

超高速大容量传输设备研发加快。100Gb/s技术已成熟商用,在全球范围内规模部署,业界正在加快推进400Gb/s、1Tb/s超高速传输技术的研发和产业化进程,以应对未来更大容量的传输需求。目前400Gb/s国际标准正在制定,主流设备商竞相推出400Gb/s产品,中国移动在2014年已完成国内首次400Gb/s实验室及现网测试,全球运营商中已出现了成功部署案例。

业务IP化主导光网络设备向“分组+光融合”方向演进。宽带、LTE业务飞速增长,对城域网传送带宽、交换容量、分组业务识别和处理等提出了更高要求,驱动光网络设备向分组化、技术融合方向发展,未来融合分组传送和光传送功能的POTN将成为城域网传输设备的重要发展趋势。

中投预测云计算、数据中心互联驱动光网络SDN化趋势明显。云计算、数据中心互联等新兴互联网业务,对光网络提出高动态、高质量、差异化和开放可编程的需求。现有静态、刚性和封闭的光网络技术架构正逐步向智能、开放的软件定义传送网(SDTN)架构演进。2014年以来,光网络SDN技术呈现快速发展态势,国际标准已经初步形成,全球运营商纷纷开展技术试验,设备商2017年将推出商用产品。

网络能耗挑战日益严峻,向绿色化、低成本方向演进。随着宽带网络快速发展,网络成本和能耗问题日益凸显,光网络设备的发展呈现集成化、低成本和低功耗趋势。为了实现绿色化、低成本,光子集成、光互连、新型光交换等技术将逐步引入并持续优化。

二、100G-PON规模化应用展望

中投预测随着4K/8K超高清视频、智慧城市、NB-IoT等新技术、新应用的发展,全球超宽带产业新一轮提速正跃上舞台。光接入领域,在讨论10G-PON之后PON技术的演进方向时,其中一种主要的方式是采用多波长叠加的方式,每波长承载的速率是10G/25G,多波长可叠加到100G。

作为后10G-PON时代PON重要研究方向,高速增长的市场也需要与之相匹配的技术,因此,100G-PON的标准化工作也已经启动。目前,100G-PON确定在IEEE/FSAN/ITU-T等标准化组织中立项,ITU-T已于2014年12月开始单波25G的相关技术讨论;IEEE也在2015年底正式立项IEEE802.3ca,发布了25G、50G及100G的目标单波速率等级。预计2020年,100G-PON将“登场”,实现大规模商用。

当前,在100G-PON标准制定阶段需要探讨的关键问题较多,其中如何解决单波高速PON信号的传输问题首当其冲。另外,还存在成本问题、色散等技术问题、设备平滑演进等问题急需解决。100G-PON由于和现有的GPON有较大差别,其下行需要多波长合并传输。而PON是单纤双向传输,只需要在一根光纤中传输上下行波长,另外,波长的问题主要在研发阶段考虑技术复杂度和成本以及传输性能。

系统选择将主要考虑光纤损坏及色素、光通信成本等方面。具体到波长规划方面,100G采用4个波长,每个波长25G,可选的波长规划主要有三种方案,一是全O波段,上下行4对波长均位于O波段;二是O/C/L波段一,第一个波长通道Lane0上下行波长位于O波段,其他波长位于C、L波段;三是O/C/L波段二,所有上行波长位于O波段,所有下行波长位于C、L波段。

2016年,烽火通信已经与上海交大进行了40km超长距离的试验网演示,实现了100G-PON技术的核心突破,该技术基于TWDM波分时分混合架构,在1:64分光比情况下实现40km超长距离的传输,试验网验证各项指标均正常,长时间丢包率为0。

中投预测100G-PON可为用户提供千兆甚至万兆级的带宽接入,也可满足2020年即将商用的5G峰值速率10Gbps的接入需求。针对家庭用户,25G将成为10G之后的下一个演进目标,是大规模千兆入户的理想接入技术,而针对企业用户,根据业务容量的不同,可灵活扩展为50G、100G速率,以满足FTTH的大连接需求,最终实现光纤接入网的可持续信息化。

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