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一、初露鋒芒的硅光子技術(shù)
由于光和電采用分立方式,光子與電子技術(shù)遵循各自的發(fā)展路線,目前光通信系統(tǒng)在功耗、成本、集成度方面遇到提升瓶頸。
硅光子技術(shù)利用CMOS微電子工藝實(shí)現(xiàn)光子器件的集成制備,該技術(shù)結(jié)合了CMOS技術(shù)的超大規(guī)模邏輯、超高精度制造的特性和光子技術(shù)超高速率、超低功耗的優(yōu)勢。是一種能夠解決長技術(shù)演進(jìn)與成本矛盾的顛覆性技術(shù)。
目前多項(xiàng)硅光子關(guān)鍵技術(shù)已被相繼突破,預(yù)計(jì)在三年內(nèi)將開始商用。
二、與云、大數(shù)據(jù)技術(shù)融合,光通信SDN走進(jìn)2.0時(shí)代
SDN是公認(rèn)的光通信發(fā)展趨勢,通過引入控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的開放架構(gòu),能夠顯著提升網(wǎng)絡(luò)能力,并已開始在現(xiàn)網(wǎng)上逐步部署。但隨著SDN的逐步部署和網(wǎng)絡(luò)流量的不斷增加,SDN控制器/應(yīng)用的部署靈活性、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理能力、安全性及超大流量下的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性都將受到巨大挑戰(zhàn)。
在未來3-5年,SDN技術(shù)將進(jìn)入2.0時(shí)代,SDN開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與云、大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合,以云的方式部署控制和應(yīng)用,用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析和預(yù)測流量將成為SDN2.0的主要特征。通過上述技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)SDN解決方案的安全彈性部署,保證SDN對數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理的高要求,并多維度預(yù)測網(wǎng)絡(luò)流量趨勢,從而進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)的智能化和敏捷性,在大流量環(huán)境下保證客戶體驗(yàn)。
三、超越100G,單通道傳輸速率繼續(xù)提升
100G光傳輸難以滿足未來視頻、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求?,F(xiàn)網(wǎng)平滑升級超100G光收發(fā)單元可成倍提升系統(tǒng)容量,具有較高性價(jià)比和可行性。
超100G將繼承并發(fā)揚(yáng)100G光傳輸設(shè)計(jì)思想,在保持傳輸距離不變的同時(shí)提升光纖頻譜資源的利用率和頻譜效率,引入先進(jìn)的調(diào)制編碼和光電集成技術(shù)進(jìn)一步降低單位比特成本。
目前業(yè)界積極開展現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn),推進(jìn)超100G商用進(jìn)程,預(yù)計(jì)會(huì)在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)率先展開應(yīng)用。
四、高速接入,多維復(fù)用和相干技術(shù)大顯身手
互聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用層出不窮,需要更大帶寬支撐井噴式增長的數(shù)據(jù)需求,政企大客戶、高端社區(qū)用戶將需要獨(dú)享波長入戶,以及部分場景下會(huì)有長距離高帶寬低時(shí)延接入需求。
光通信技術(shù)中的復(fù)用維度包括時(shí)分、波分、頻分、碼分、模分等。目前40G PON是采用了時(shí)分和波分兩維復(fù)用,這也是100GPON的可行方式之一。業(yè)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(gè)波長,每波長1G/10G,無源傳輸距離達(dá)到100km,實(shí)現(xiàn)T比特接入。為用戶提供更大帶寬、更低時(shí)延的接入服務(wù),為運(yùn)營商提供高效和低運(yùn)維成本的網(wǎng)絡(luò)。
40G TWDM-PON將在五年內(nèi)啟動(dòng)商用之旅,更多維復(fù)用和相干技術(shù)也是研究熱點(diǎn)。
五、化繁為簡,IP與光網(wǎng)絡(luò)深度融合提升超大容量路由
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(shí)對超大容量路由運(yùn)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(shí)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(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)千萬級別路由表管理。
涵蓋骨干、匯聚和接入網(wǎng)絡(luò)的IP與光融合,具有千萬級別路由表項(xiàng)的超大容量路由器,提供全網(wǎng)端到端解決方案,運(yùn)營商已經(jīng)展開了試點(diǎn)。
六、靈活光交換,基于CDC-F特性光交叉構(gòu)建下一代光網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)前隨著100G技術(shù)的規(guī)模部署,超100G技術(shù)的蓬勃發(fā)展,WDM/OTN系統(tǒng)的傳輸容量提升較快,光層的靈活調(diào)度和高效處理成為了光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一個(gè)重要需求。
隨著WSS光模塊集成度的進(jìn)一步提升,采用WSS光模塊構(gòu)建的具備CDC-F(Colorless, Directionless, Contentionless, Flex Grid)特性的光交叉組網(wǎng)技術(shù)在超大網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用時(shí),因同時(shí)擁有超大交換容量、波長及業(yè)務(wù)靈活調(diào)度、低功耗、低時(shí)延等關(guān)鍵特性,易于構(gòu)建靈活、高效的光網(wǎng)絡(luò)。
具備CDC-F特性的光交叉技術(shù)越來越受到全球運(yùn)營商的重視,目前已有運(yùn)營商率先部署,預(yù)計(jì)近期將會(huì)展開更大范圍的試點(diǎn)和商用。
七、開放創(chuàng)造價(jià)值,光通信網(wǎng)絡(luò)的APP技術(shù)普及
傳統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)比較封閉,缺少向外部用戶提供網(wǎng)絡(luò)管理和控制的能力。而隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)中心等的飛速發(fā)展,對管理、控制光網(wǎng)絡(luò)的需求越來越強(qiáng)烈。
在SDN時(shí)代,運(yùn)營商和設(shè)備制造商開創(chuàng)性地向外部用戶提供自己開發(fā)的APP或者提供SDK供外部用戶開發(fā)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(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)建、業(yè)務(wù)QoS調(diào)整、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等功能,從而創(chuàng)新業(yè)務(wù)模式、簡化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、提高網(wǎng)絡(luò)使用效率和運(yùn)維效率。
近年來,一部分友好互動(dòng)的光網(wǎng)絡(luò)APP已經(jīng)獲得了用戶的青睞,未來開放的SDN化光網(wǎng)絡(luò)將孕育出更多更有價(jià)值的APP。
八、高效和低成本,中短距離城域高速傳輸直調(diào)直檢技術(shù)
為了滿足骨干網(wǎng)絡(luò)上千公里長距離傳輸?shù)囊?,目前主流的傳輸技術(shù)是相干傳輸技術(shù)。但是在城市之間的組網(wǎng),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(tǒng)復(fù)雜,成本較高),達(dá)到良好的傳輸和組網(wǎng)效果,是現(xiàn)在研究的熱門話題。
為了實(shí)現(xiàn)中短距離傳輸,當(dāng)前主要的技術(shù)主要考慮直接調(diào)制、直接探測上。調(diào)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(cè),則采用非相干的方式,使用較少的光電子器件。以達(dá)到簡化系統(tǒng)和降低成本的效果。
近幾年,多個(gè)直調(diào)直檢技術(shù)實(shí)驗(yàn)不斷進(jìn)行,通過逐步研究和持續(xù)優(yōu)化,未來3年將會(huì)開始試點(diǎn)。
九、走向全光網(wǎng),從芯片間、板間到機(jī)房間的光互聯(lián)技術(shù)
伴隨著大數(shù)據(jù)和云技術(shù)的蓬勃發(fā)展,短到芯片片上和片間、長到機(jī)柜間和數(shù)據(jù)中心間的大規(guī)模數(shù)據(jù)交換處理,都渴望高速、穩(wěn)定、可靠的互聯(lián),常規(guī)電纜連接將無法應(yīng)對。
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(shí)現(xiàn)光互聯(lián)。機(jī)房間互聯(lián)、機(jī)架間互聯(lián)、機(jī)框間互聯(lián)、機(jī)盤間互聯(lián)可以利用光電轉(zhuǎn)換和光傳輸技術(shù)取代傳統(tǒng)的電纜,主要解決方案包括硅基的光電集成、高速VCSEL和直調(diào)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(yōu)勢。
未來幾年,光互聯(lián)技術(shù)將在芯片內(nèi)部、芯片間、板間、機(jī)柜間、機(jī)房間普及應(yīng)用。
十、綠色通信,光通信技術(shù)永遠(yuǎn)的主題
隨著人們信息消費(fèi)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(shí)現(xiàn)綠色通信成為業(yè)界努力的主要方向之一。
為了實(shí)現(xiàn)綠色通信,一些新的技術(shù)正在或?qū)⒅饾u被采用,如新能源、高集成度芯片、高效率電源模塊、智能風(fēng)扇、液體制冷、智能流量聚合、硬件休眠、新型材料等技術(shù)。
通過上述技術(shù)的逐步引入和持續(xù)優(yōu)化,光通信設(shè)備的每比特能耗將逐漸降低,與環(huán)境更為和諧。
來源:光纖在線、戰(zhàn)略前沿技術(shù)