發(fā)布時(shí)間：2021-07-29 19:11

　　光纖通信作為二戰(zhàn)以來最有意義的四大發(fā)明之一,奠定了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)幕?承載了全球90%以上數(shù)據(jù)流量,但預(yù)計(jì)其未來20年將遭遇"傳輸容量危機(jī)".本文圍繞超高速率、超大容量、超長距離、超寬靈活、超強(qiáng)智能（ultra-high speed, ultra-large capacity, ultra-long distance, ultra-wideband flexibility, and ultra-powerful intelligence, 5U）這5個(gè)光纖通信的發(fā)展維度開展研究,在回顧了其50多年發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上,對近10年來所取得的一系列最新進(jìn)展進(jìn)行了全面綜述,并就未來10年甚至20年的演進(jìn)趨勢做出展望. 

【文章來源】：中國科學(xué):信息科學(xué). 2020,50(09)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：16 頁

【部分圖文】：

(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)單載波接口速率和WDM容量方面的產(chǎn)品及實(shí)驗(yàn)記錄[4]

第4個(gè)是空分復(fù)用系統(tǒng)(202x～未來):2012年后,單模單纖WDM光傳輸系統(tǒng)容量提升對于現(xiàn)有技術(shù)來講比較受限,傳統(tǒng)技術(shù)路徑都遭遇性能瓶頸,引入空間這一還沒有被利用的維度參數(shù)被認(rèn)為是當(dāng)前和今后一段時(shí)間內(nèi)超大容量光傳輸?shù)闹饕l(fā)展方向之一.模式復(fù)用和多芯復(fù)用等空分復(fù)用技術(shù)的相繼出現(xiàn),使得光纖通信系統(tǒng)容量達(dá)到Pbit量級或更高.未來,空分復(fù)用還可將系統(tǒng)傳輸容量提升多個(gè)數(shù)量級(也存在一些缺點(diǎn),例如空分復(fù)用無法有效降低數(shù)據(jù)流量的比特成本、無法與現(xiàn)有技術(shù)和存量網(wǎng)絡(luò)后向兼容及平滑演進(jìn)、缺乏技術(shù)成熟度和生產(chǎn)制備可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化滯后等,也有一些專家認(rèn)為這不是光纖通信的主流方向),再次給光纖通信帶來容量大幅提升的機(jī)遇.3 發(fā)展現(xiàn)狀

近10年來,互聯(lián)網(wǎng)流量增速已大大超越光傳輸?shù)娜萘吭鏊?提高光纖的信道速率、系統(tǒng)容量和傳輸距離的需求日益迫切.早期光纖通信曾經(jīng)聚焦于相干光接收,但光源性能、光鎖相環(huán)難以實(shí)現(xiàn)等制約了其應(yīng)用.在1993年,業(yè)界提出了基于DSP的相干光接收技術(shù),但當(dāng)時(shí)的CMOS水平并不能體現(xiàn)出相干光接收相對于直接探測的優(yōu)勢.經(jīng)過多年的發(fā)展,CMOS技術(shù)水平得到了極大提高,可以支撐高速光纖通信的演進(jìn)需求.在2.5 Gb/s,10 Gb/s,40 Gb/s直調(diào)直檢系統(tǒng)中,色散等光纖信道的損傷是演進(jìn)中主要考慮的因素,譜效率則無需關(guān)注.但在40 Gb/s向100 Gb/s演進(jìn)的過程中,信道損傷和譜效率都是必須考慮的重要因素.100 Gb/s開啟了光纖通信的數(shù)字相干系統(tǒng)時(shí)代,相干光接收的PDM-QPSK成為其解決方案.相干光接收不僅是實(shí)現(xiàn)高階調(diào)制和偏振復(fù)用的基本要求,而且能夠在電數(shù)字域?qū)饫w傳輸中的信道損傷進(jìn)行補(bǔ)償.在100 Gb/s向400 Gb/s,1 Tb/s演進(jìn)的過程中,超100 Gb/s技術(shù)必然還是以相干光接收為基礎(chǔ),信道損傷不再是焦點(diǎn),主要的注意力集中到如何提升系統(tǒng)譜效率.基于系統(tǒng)容量(C)取決于并行空間路徑數(shù)量(M)、系統(tǒng)帶寬(B)和譜效率(SE)之積(C=M×B×SE)可知,在光通信帶寬資源有限的情況下,實(shí)現(xiàn)超高速率超大容量超長距離光傳輸系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是不斷提升空間并行度和系統(tǒng)譜效率,其技術(shù)路徑主要聚焦于3種實(shí)現(xiàn)方式.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]6G移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)趨勢初探（特邀）[J]. 陳亮,余少華.  光通信研究. 2019(05)
[2]6G移動(dòng)通信發(fā)展趨勢初探（特邀）[J]. 陳亮,余少華.  光通信研究. 2019(04)
[3]未來網(wǎng)絡(luò)的一種新范式:網(wǎng)絡(luò)智能體和城市智能體（特邀）[J]. 余少華.  光通信研究. 2018(06)
[4]網(wǎng)絡(luò)通信七個(gè)技術(shù)墻及后續(xù)趨勢初探[J]. 余少華.  光通信研究. 2018(05)
[5]560 Tbit/s相干光雙偏振DFT-s OFDM 32QAM信號10 km單模7芯光纖傳輸實(shí)驗(yàn)[J]. 羅鳴,邱英,李響,莫琦,賀志學(xué),劉武,楊奇,余少華.  光通信研究. 2017(02)
[6]Recent progress in an ‘ultra-high speed, ultra-large capacity, ultra-long distance’ optical transmission system（Invited Paper）[J]. 余少華,羅鳴,李響,胡榮,邱英,黎偲,劉武,賀志學(xué),曾濤,楊奇.  Chinese Optics Letters. 2016(12)
[7]63-Tb/s（368×183.3-Gb/s） C- and L-band all-Raman transmission over 160-km SSMF using PDM-OFDM-16QAM modulation[J]. 李超,羅鳴,肖瀟,李婕,賀志學(xué),楊奇,楊鑄,余少華.  Chinese Optics Letters. 2014(04)
[8]30.7 Tbit/s相干光PDM 16QAM OFDM 80 km SSMF傳輸[J]. 賀志學(xué),羅鳴,李超,楊奇,楊鑄,余少華.  光通信研究. 2012(06)



本文編號：3309891