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未來5年光通信系統十大技術趨勢發布

本站     2017-01-07    

目前,一代一代通信技術出世,通信行業發展越來越快。未來5年系統趨勢又是如何?

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/311073.htm

  一、初露鋒芒的硅光子技術

  由于光和電采用分立方式,光子與電子技術遵循各自的發展路線,目前系統在功耗、成本、集成度方面遇到提升瓶頸。

  硅光子技術利用CMOS微電子工藝實現光子器件的集成制備,該技術結合了CMOS技術的超大規模邏輯、超高精度制造的特性和光子技術超高速率、超低功耗的優勢。是一種能夠解決長技術演進與成本矛盾的顛覆性技術。

  目前多項硅光子關鍵技術已被相繼突破,預計在三年內將開始商用。

  二、與云、大數據技術融合,SDN走進2.0時代

  SDN是公認的光通信發展趨勢,通過引入控制與轉發分離的開放架構,能夠顯著提升網絡能力,并已開始在現網上逐步部署。但隨著SDN的逐步部署和網絡流量的不斷增加,SDN控制器/應用的部署靈活性、數據存儲、處理能力、安全性及超大流量下的網絡穩定性都將受到巨大挑戰。

  在未來3-5年,SDN技術將進入2.0時代,SDN開放的網絡架構與云、大數據技術結合,以云的方式部署控制和應用,用大數據技術分析和預測流量將成為SDN2.0的主要特征。通過上述技術的引入,可以實現SDN解決方案的安全彈性部署,保證SDN對數據存儲、數據處理的高要求,并多維度預測網絡流量趨勢,從而進一步提升網絡的智能化和敏捷性,在大流量環境下保證客戶體驗。

  三、超越100G,單通道傳輸速率繼續提升

  100G光傳輸難以滿足未來視頻、云計算、大數據、物聯網等新興業務對網絡帶寬的需求。現網平滑升級超100G光收發單元可成倍提升系統容量,具有較高性價比和可行性。

  超100G將繼承并發揚100G光傳輸設計思想,在保持傳輸距離不變的同時提升光纖頻譜資源的利用率和頻譜效率,引入先進的調制編碼和光電集成技術進一步降低單位比特成本。

  目前業界積極開展現網實驗,推進超100G商用進程,預計會在數據中心互聯率先展開應用。

  四、高速接入,多維復用和相干技術大顯身手

  互聯網新應用層出不窮,需要更大帶寬支撐井噴式增長的數據需求,政企大客戶、高端社區用戶將需要獨享波長入戶,以及部分場景下會有長距離高帶寬低時延接入需求。

  光通信技術中的復用維度包括時分、波分、頻分、碼分、模分等。目前40GPON是采用了時分和波分兩維復用,這也是100GPON的可行方式之一。業界將探索上述更多維度的組合,為用戶提供更大的帶寬。此外,在接收端采用相干接收方式,可在一根光纖承載超過1000個波長,每波長1G/10G,無源傳輸距離達到100km,實現T比特接入。為用戶提供更大帶寬、更低時延的接入服務,為運營商提供高效和低運維成本的網絡。

  40GTWDM-PON將在五年內啟動商用之旅,更多維復用和相干技術也是研究熱點。

  五、化繁為簡,IP與光網絡深度融合提升超大容量路由

  當前通信網絡采用多層多域網絡承載業務,設備種類繁多,海量數據的分組處理能力呈指數級別提高,同時對超大容量路由運算能力提出越來越高的要求,導致機房空間緊張、能耗高、效率低。IP與光網絡的融合是解決問題的有效方式之一。

  IP與光網絡融合可以通過統一交換內核技術來實現,具有分組/ODUk/VC集中交換功能,從而減少網絡層次、節省網絡投資、降低維護成本,實現網絡節點集約化。通過提高單槽位線卡轉發能力和采用多框集群技術,可以大幅提升單節點轉發能力;通過多核處理器、分布式軟件架構、模塊化管理等技術,可實現千萬級別路由表管理。

  涵蓋骨干、匯聚和接入網絡的IP與光融合,具有千萬級別路由表項的超大容量路由器,提供全網端到端解決方案,運營商已經展開了試點。

  六、靈活光交換,基于CDC-F特性光交叉構建下一代光網絡

  當前隨著100G技術的規模部署,超100G技術的蓬勃發展,WDM/OTN系統的傳輸容量提升較快,光層的靈活調度和高效處理成為了光網絡節點的一個重要需求。

  隨著WSS光模塊集成度的進一步提升,采用WSS光模塊構建的具備CDC-F(Colorless,Directionless,Contentionless,FlexGrid)特性的光交叉組網技術在超大網絡節點應用時,因同時擁有超大交換容量、波長及業務靈活調度、低功耗、低時延等關鍵特性,易于構建靈活、高效的光網絡。

  具備CDC-F特性的光交叉技術越來越受到全球運營商的重視,目前已有運營商率先部署,預計近期將會展開更大范圍的試點和商用。

  七、開放創造價值,光通信網絡的APP技術普及

  傳統光網絡比較封閉,缺少向外部用戶提供網絡管理和控制的能力。而隨著云計算、大數據、數據中心等的飛速發展,對管理、控制光網絡的需求越來越強烈。

  在SDN時代,運營商和設備制造商開創性地向外部用戶提供自己開發的APP或者提供SDK供外部用戶開發APP。這些APP和SDK使用SDN控制器的開放式北向接口管理和控制光網絡,實現業務創建、業務QoS調整、網絡規劃、網絡優化等功能,從而創新業務模式、簡化網絡應用、提高網絡使用效率和運維效率。

  近年來,一部分友好互動的光網絡APP已經獲得了用戶的青睞,未來開放的SDN化光網絡將孕育出更多更有價值的APP。

  八、高效和低成本,中短距離城域高速傳輸直調直檢技術

  為了滿足骨干網絡上千公里長距離傳輸的要求,目前主流的傳輸技術是相干傳輸技術。但是在城市之間的組網,往往傳輸距離在300公里以下。在這種情況下,如何避免使用相干探測的方式(系統復雜,成本較高),達到良好的傳輸和組網效果,是現在研究的熱門話題。

  為了實現中短距離傳輸,當前主要的技術主要考慮直接調制、直接探測上。調制方面,可采用的方式很多,包括:PAM-4傳輸方式、DMT傳輸方式、單邊帶傳輸方式,等等。在接收側,則采用非相干的方式,使用較少的光電子器件。以達到簡化系統和降低成本的效果。

  近幾年,多個直調直檢技術實驗不斷進行,通過逐步研究和持續優化,未來3年將會開始試點。

  九、走向全光網,從芯片間、板間到機房間的光互聯技術

  目前看來,芯片間和板間的解決方案可以利用硅基光電集成來有效實現光互聯。機房間互聯、機架間互聯、機框間互聯、機盤間互聯可以利用光電轉換和光傳輸技術取代傳統的電纜,主要解決方案包括硅基的光電集成、高速VCSEL和直調DFB等。其中硅基光電集成方案具有CMOS工藝兼容,集成度高,成本低的優勢。

  未來幾年,光互聯技術將在芯片內部、芯片間、板間、機柜間、機房間普及應用。

  十、綠色通信,光通信技術永遠的主題

  隨著人們信息消費的不斷增加,需要光通信提供的帶寬越來越大,消耗的能源越來越多。在能源日趨緊張的今天,如何實現綠色通信成為業界努力的主要方向之一。

  為了實現綠色通信,一些新的技術正在或將逐漸被采用,如新能源、高集成度芯片、高效率電源模塊、智能風扇、液體制冷、智能流量聚合、硬件休眠、新型材料等技術。

  通過上述技術的逐步引入和持續優化,光通信設備的每比特能耗將逐漸降低,與環境更為和諧。


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