“光通信技術(shù)的發(fā)展不是到頭了，而是仍有很大的發(fā)展空間。”武漢郵電科學(xué)研究院，烽火科技高級(jí)顧問(wèn)，教授級(jí)高級(jí)工程師，原副院長(zhǎng)，原總工程師毛謙先生9月7日在2009中國(guó)光通信行業(yè)總裁研討會(huì)上作出如上結(jié)論，毛老師的報(bào)告是“新一代大容量長(zhǎng)距離光傳輸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)”。
隨著信息時(shí)代對(duì)信息量需求爆炸式的增長(zhǎng)，對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)的要求也不斷提高。目前全國(guó)電話(huà)用戶(hù)超過(guò)10億，其中固定電話(huà)3.35億，移動(dòng)電話(huà)6.70億。全國(guó)互聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)超過(guò)2.98億，其中寬帶上網(wǎng)用戶(hù)2.7億。2008網(wǎng)絡(luò)出口帶寬總數(shù)達(dá)到640,286.67Mbps，較2007年增長(zhǎng)73.6%。“所有這些說(shuō)明對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求量是很大的。”
毛謙指出，互聯(lián)網(wǎng)的骨干網(wǎng)帶寬達(dá)到了6～9個(gè)月就翻一番的速度，未來(lái)5年之內(nèi)，光傳送網(wǎng)的帶寬將以每年高于50%的速度遞增。到2010年，骨干網(wǎng)截面帶寬流量將達(dá)到50T以上，其中97%以上為數(shù)據(jù)帶寬。“當(dāng)前通信骨干網(wǎng)是以10Gbit/s為基礎(chǔ)的WDM網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，已經(jīng)呈現(xiàn)出‘力不從心’的狀態(tài)，部分段落80×10Gbit/sDWDM系統(tǒng)容量已經(jīng)用完。”
作為主要傳輸手段的光傳輸技術(shù)，必然向大容量、長(zhǎng)距離的方向發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)大容量長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)非常有必要
為更好地疏通網(wǎng)絡(luò)，更有效地利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源及進(jìn)一步優(yōu)化傳輸網(wǎng)，在核心網(wǎng)大節(jié)點(diǎn)之間建立快速直達(dá)連接越來(lái)越顯得必要。
另外，我國(guó)地域遼闊，省會(huì)城市間的距離大都在400~500km左右（所以我國(guó)的假設(shè)參考數(shù)字段長(zhǎng)度定為420km）。而節(jié)點(diǎn)間超過(guò)1000km的情況也比比皆是。比如烏魯木齊至哈爾濱達(dá)6000km。因此，“超長(zhǎng)距離光纖傳輸（ULH）系統(tǒng)的技術(shù)在這些超長(zhǎng)距離連接中大有用武之地，也非常必要。”
三大途徑實(shí)現(xiàn)超大容量光纖傳輸
毛謙認(rèn)為，目前實(shí)現(xiàn)超大容量光纖傳輸主要采用三種途徑，即提高單通道速率和增加波長(zhǎng)數(shù)，以及利用多種光復(fù)用技術(shù)。
在提高單通道速率方面，有電時(shí)分復(fù)用技術(shù)，速率可達(dá)40Gb/s、160Gb/s，不過(guò)這種技術(shù)受制于電的速率瓶頸，需要發(fā)現(xiàn)新材料，另外也可利用OTDM提高單通道速率，速率為160Gb/s、640Gb/s，不過(guò)這種技術(shù)受制于光脈沖壓縮難度。也可以利用OCDM提高速率，但技術(shù)難度大，當(dāng)然也有人在研制多種復(fù)用方式結(jié)合使用：ETDM+OTDM+OCDM，技術(shù)難度更是十分大。
在增加DWDM的波道數(shù)方面，方法有減小波道間隔，從目前常見(jiàn)的100GHz、50GHz壓縮到25GHz、12.5GHz，未來(lái)可能壓縮到40ch、80ch、160ch、320ch？但這種方法會(huì)出現(xiàn)通道間干擾加大的問(wèn)題。另外是可以擴(kuò)展可用波長(zhǎng)范圍來(lái)增加波長(zhǎng)數(shù)，目前C波段1530~1565nm了安排80波，未來(lái)可以擴(kuò)展為1527.99~1565.50nm，安排96個(gè)波，也可以擴(kuò)展為1527.99~1568.77nm，安排104波。第三個(gè)方法是開(kāi)發(fā)新的波段：利用U波段，開(kāi)發(fā)波長(zhǎng)大于1675nm的波段。
在利用多種光復(fù)用技術(shù)方面，毛謙提到了光波分復(fù)用WDM，光偏振復(fù)用OPM以及光正交頻分復(fù)用OOFDM。
與國(guó)外差距不是很小，而是很大
很多人認(rèn)為中國(guó)光通訊產(chǎn)業(yè)已經(jīng)與國(guó)外差距越來(lái)越小，而毛謙則認(rèn)為，“差距還很大。”
在ULH領(lǐng)域，目前國(guó)際先進(jìn)水平是以32Tb/s(320x114Gb/s)傳輸580公司，40x40Gb/s實(shí)現(xiàn)10000公里傳輸（通過(guò)色散管理光纖），以及13.5Tb/sOFDM相干系統(tǒng)進(jìn)行6248公里傳輸。而國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的水平是3.2Tb/s(80x40Gb/s)傳送800km，160x10Gb/sDWDM系統(tǒng)在真實(shí)光纖上無(wú)再生傳輸3040km至5000km。
ULH的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題待突破
毛謙老師將ULH關(guān)鍵技術(shù)分為線(xiàn)路碼型和光調(diào)制技術(shù)，光放大技術(shù)，有拉曼放大時(shí)的光信噪比研究，色度色散補(bǔ)償技術(shù)，偏振模色散補(bǔ)償技術(shù)，前向糾錯(cuò)技術(shù)，相干接收技術(shù)，光孤子技術(shù)等。
“沒(méi)有最好的碼型，只有適用的碼型。”NRZ，RZ，CSRZ，DPSK等碼型都有其用武之地，選擇碼型應(yīng)綜合考慮以下主要因素：系統(tǒng)的波長(zhǎng)間隔；需要傳輸?shù)木嚯x；對(duì)色度色散的容忍度；對(duì)PMD的容忍度；對(duì)非線(xiàn)性的容忍度；對(duì)OSNR的要求；實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，即成本因素。
在光放大器的選擇和應(yīng)用方面，毛謙認(rèn)為，要正確應(yīng)用EDFA。“大跨距、大放大量累積的噪聲要比小跨距、小放大量累積的噪聲大，但是太小的跨距使EDFA的用量明顯增多，既增大了維護(hù)量，又提高了成本。根據(jù)計(jì)算機(jī)仿真分析和現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，選擇80km作為光放大段的跨距比較合適。”
毛謙表示有必要引入拉曼光纖放大器ROA。ROA不需要額外的換能光纖，而利用傳輸用的標(biāo)準(zhǔn)光纖進(jìn)行分布式放大。雖然放大系數(shù)不很高，但有相當(dāng)?shù)偷牡刃г肼曋笖?shù)，對(duì)改善系統(tǒng)光信噪比極有利。因此ULH系統(tǒng)中EDFA和ROA常結(jié)合使用，可達(dá)到較好的效果。
色散補(bǔ)償方面，“色散補(bǔ)償模塊已經(jīng)比較成熟，對(duì)各跨距的合路信號(hào)的色散補(bǔ)償用DCM比較合適。”在接收端利用可調(diào)色散補(bǔ)償器對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)信號(hào)進(jìn)行精確補(bǔ)償，可達(dá)較好的總體效果。無(wú)源色散補(bǔ)償器件的發(fā)展也很快，但目前在補(bǔ)償帶寬上仍顯不足。該問(wèn)題解決后，將大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)。色散補(bǔ)償時(shí)，還應(yīng)注意，一定要留適度的殘余色散，以避免系統(tǒng)受四波混頻的非線(xiàn)性效應(yīng)影響。
即使已經(jīng)應(yīng)用了上述關(guān)鍵技術(shù)，許多ULH系統(tǒng)還不一定能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求的傳輸距離。這主要還是OSNR不夠的矛盾，解決這一問(wèn)題還有一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，就是前向糾錯(cuò)碼FEC的應(yīng)用。“ULH系統(tǒng)采用FEC后，一般都可以實(shí)現(xiàn)需要傳輸?shù)哪繕?biāo)距離。”
當(dāng)然，這其中毛謙也特別提到一種關(guān)鍵技術(shù)：相干接收技術(shù)。這種技術(shù)也在總裁論壇上被其他廠商所反復(fù)提及，該技術(shù)具有多個(gè)突破性?xún)?yōu)勢(shì)，可以將靈敏度提高約20dB；選擇性，頻效率高：9個(gè)光子/比特；適用于多種調(diào)制碼型：PSK、DPSK、DQPSK、QAM等；簡(jiǎn)化或省掉色散補(bǔ)償；降低對(duì)OSNR的要求；已有相應(yīng)的接收模塊；“采用相位敏感的編碼和傳輸技術(shù)將成為一種趨勢(shì)。”
光通信技術(shù)將繼續(xù)向前發(fā)展
“光通信技術(shù)的發(fā)展不是到頭了，而是仍有很大的發(fā)展空間。”未來(lái)光通訊將朝光網(wǎng)絡(luò)智能化，分組傳送光網(wǎng)絡(luò)（PTN），光交換，以及光子/量子通信方面發(fā)展。未來(lái)的路還很長(zhǎng)，業(yè)界都在致力于推動(dòng)這些技術(shù)的快速發(fā)展，但我國(guó)與國(guó)際光通信技術(shù)水平還有很大差距，“技術(shù)的進(jìn)步依靠廣大同仁的共同努力！”
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