2.2-第二部分通信系统教材_光通信技术发展趋势

··主要内容y通信技术的发展趋势y光通信的发展历程y光通信技术发展趋势宽带化和移动化是通信技术当前发展的主要特征4带宽需求指数化增长=固网宽带化+移动宽带化+接入融合化带宽需求指数化增长带宽需求指数化增长==固网宽带化固网宽带化++移动宽带化移动宽带化++接入融合化接入融合化广播电视12M多信道实时高质视频节目DVD9MHDTV20M虚拟现实2011‐2020技术方案服务种类带宽需求1990‐1997窄带拨号+PDH电报0.3KIP 电话6K普通电话64K1997‐2010ADSL+2G(3G)+SDH(WDM)VCD1.5M高质音頻256K视频电话384K10K100K1M10M100M1000MFTTX+4G+OTN（PTN）用户对便捷性的需求=互联网移动化+固网移动化用户对便捷性的需求用户对便捷性的需求==互联网移动化互联网移动化++固网移动化固网移动化•移动互联网•手机•智能普及•网络•无处不在•应用•深度创新•产业•竞争协作iPhone+AppStoreAndroid+GoogleAppSymbian+OviApple重要通信技术领域的近期技术发展方向‡IP网络：宽带业务流量爆炸式增长，由于在QoS保证、扩展性限制、安全性以及可管理可控制等方面的不足，IP承载网已经成为发展新业务新应用的最大障碍，网络可扩展能力迫切需要技术革新。‡光传输：超高速光传输系统、智能多层域光交换网和电信级以太网是下一代核心传送网的三个主要发展方向，下一代核心传送网将兼顾能力和效率而实现齐头并进。‡固定接入：宽带接入网络多种技术并存，高速无源光网络以及宽带无线接入技术成为新的技术与产业发展热点。‡移动通信：LTE成为业界普遍看好的新一代移动通信技术。重要通信技术领域的近期技术发展方向（续）¾泛在网：有线与无线以及各种通信技术之间的相互融合，构成无所不在的信息基础设施，是通信技术发展的另一重要趋势。¾下一代网络：可信任网络关键技术（分层、真实地址等）取得重要阶段性进展，但构建值得全社会信任的下一代网络任重而道远。¾绿色通信：绿色网络越来越得到业界广泛的关注，通信技术正酝酿着一场新的技术突破。¾卫星通信：应急、维稳、开发空间与海洋资源成为国家重大战略需求，卫星移动通信技术的重要性日益显现。移动通信的发展历程更高容量、更高速率、更高频谱效率模拟到数字的跨越移动多媒体业务的实现电路域的消亡更高的服务质量更快的速率更强的网络融合能力移动通信技术宽带化•LTE FDD•802.16m•LTE+•802.16e•(OFDM/MIMO)•HSPA+•HSPA•WCDMA•DO Rev B•DO‐A•DO •Rev 0•cdma20001X•GSM•GPRS/EDGE•IS‐95•cdmaOne•注：•彼此兼容•200kbps•300kbps‐10Mbps•10kbps•50Mbps•50M‐1Gkbps•DO Rev A•数据速率•TD‐LTE•TD LTE+•TD‐HSPA+•TD‐HSPA•TD‐SCDMA•FDD•TDD•3GPP2•3GPP•IEEE•802.16•LTE•2G•3G及增强•4G目前2G仍处于市场主体，3G呈现普及之势，3G增强型技术成为宽带无线主体，先锋运营商2010年开始部署LTE，预计其商用多在2012年后。计算机通信催生了分组技术9数据通信需求的产生数据通信需求的产生数据通信需求的产生从电路交换到分组交换从电路交换到分组交换从电路交换到分组交换‡20世纪60年代，计算机技术得到了长足发展，计算机与计算机之间产生了数据通信需求‡数据通信具有和语音通信完全不同的流量特征通信界和计算机界不同的演进路线通信界和计算机界不同的演进路线通信界和计算机界不同的演进路线‡电路交换：需要独占的端到端连接，链路利用率低‡分组交换：不需建立连接，网络利用率高，网络生存性强语音通信数据通信持续性实时性数据速率固定突发性一般不要求实时性峰谷速率差较大分组交换技术解决了计算机大规模组网的问题，并提高了数据通信的效率各方利益角逐以及用户的使用习惯决定了IP技术的成功更进一步的IP over Everything & Everything over IP10IP技术IP技术IP技术催生了互联网，互联网带动了世界的变革IPIP技术催生了互联网，互联网带动了世界的变革技术催生了互联网，互联网带动了世界的变革Internet更高的带宽更广泛的接入媒体业的变革无处不在的信息云计算物联网通信行业的变革Web2.011云计算引起各界关注•云计算典型应用•云计算典型公司云计算是一种共享的网络交付信息的模式，云服务的使用者看到的只有服务本身，而无需关心相关基础设施的实现•优化产业布局：自给自足小作坊‐规模化运营•推进专业分工：专业的人做专业的事，新的产业契机•提升资源利用率：兼顾业务的可用性和资源的高效利用•减少初期投资，降低管理开销应用案例《纽约时报》需要将1851年至1920年之间的1100万篇文章转换为PDF文档传统方式：购置计算机设备，安装处理软件，投入专门人员，预计花费1年时间，耗资数百万美元租用Amazon的EC2：使用了100个EC2实例，并使用了一个Hadoop应用程序，不到24小时完成，生成5.5TB数据，累计花费240美元vs物联网及其关键要素物联网：利用各种感知设备与智能装置对物理空间进行感知识别，利用通信网络进行传输和互联，利用计算和软件系统进行信息处理和知识挖掘，实现人与物、物与物的信息交互和无缝链接，达到对物理世界的实时控制、精确管理和科学决策目的。13网络应用感知技术标准隐私安全法律、政策、国际治理标识/资源服务业制造业14物联网应用整体处于起步阶段，发达国家凭借其信息化优势在实践中领先—闭环应用居多—RFID物联网应用相对成熟，无线传感器应用仍处于试验阶段—成本、标准化和核心技术是主要瓶颈—美国、欧盟、日韩在RFID、传感器、电网、医疗、交通、金融等领域领先物联网应用整体起步，发达国家领先传感器传感器物联网已应用于各个领域RFID美、英后全球第三大应用市场M2M（机器通信）M2M终端超过400万，应用于电表、汽车等经济运行经济运行战略性基础设施战略性基础设施民生服务民生服务智能电网：智能变电、配电、用电、调度、风光储等智能电网示范工程智能交通：智能化管理应用探索，ETC系统广泛推广环保与公共安全：小规模生态环境监测、机场防入侵等工业：生产过程控制，供应链管理，能耗和污染物排放监测农业：资源利用、生态环境监测、生产精细管理、农产品质量安全管理服务业：金融支付、智能卡、物流业RFID应用公共安全智能家居、智能医疗我国物联网应用光通信支撑整光通信支撑整个信息社会个信息社会远程教育远程医疗电子政务企业系统网店家庭WiMAXLTECellular移动办公GPS数字节目智能交通光网络作为信息社会的基础设施为各种业务应用提供近乎无限的带宽主要内容y通信技术的发展趋势y光通信的发展历程y光通信技术发展趋势‡光通信：利用光纤传输光波信号的通信方式光通信产生技术革命光通信产生技术革命——带宽不再是瓶颈带宽不再是瓶颈1960年激光器诞生1873年1970年通信光纤诞生光通信电通信•大容量、长距离•非金属介质，成本低•抗干扰、保密性强•传输容量小•传输距离近技术创新开创了光通信的新世纪时间传输线路传输话路数平衡电缆3，000同轴电缆100，000光纤15，000，000以上Information光传送/接入系统光传送/接入系统光传送/接入系统光传送/接入系统光纤光缆光纤光缆光器件光器件光纤通信系统演进第一代光纤通信系统(~1975)的特点：0.8μm,MM-fiber,GaAs-laserorLED第二代光纤通信系统(~1980)的特点：1.3μm,MM&SM-fiber,InGaAsPFP-laserorLED第三代光纤通信系统的特点：~1985,1.55μm,SM-fiber,InGaAsPDFB-laser~1990,Opticalamplifiers第四代光纤通信系统的特点：~1996,1.55μmWDM-systems1.80.81.01.21.41.60.91.11.31.51.7波长(μm)衰减2dB/km光通信的发展和追求光通信的发展和追求y光通信广泛应用于电信网络的各个层面，构建了信息社会的高速公路y光通信技术的不懈追求：大容量、长距离、低成本长途网长途网城域网城域网接入网接入网进一步降低成本旧时王谢堂前燕飞入寻常百姓家进一步提高容量和传输距离光通信技术范畴和趋势光通信技术范畴和趋势光纤光缆光器件光接入技术光传送技术更低衰耗更大带宽更抗弯折更高速率高集成度更低能耗高速率大容量分组业务承载智能性生存性更大带宽更低成本多业务承载光纤技术为大容量长距传输打下基础光纤光缆技术光纤光缆技术多模光纤衰耗大适合短距离传输多模光纤衰耗大适合短距离传输单模光纤衰耗小适合长距离传输单模光纤衰耗小适合长距离传输G.652光纤衰耗小色散性能好G.652光纤衰耗小色散性能好G.656光纤带宽更宽适合WDM系统G.656光纤带宽更宽适合WDM系统G.657抗弯折性能好适合接入网G.657抗弯折性能好适合接入网衰耗越来越小适合长距传输带宽越来越宽适合提高容量弯折性能提高使用越来越广接入技术—光进铜退ADSL最高可达6MbpsADSL2+最高可达24Mbps模拟拨号28.8~56kbpsPON每用户最高可达100Mbps更大带宽、更低成本、多业务承载200020052010点个网页去泡杯茶点个网页去泡杯茶网页浏览即点即看网页浏览即点即看终于可以看看高清终于可以看看高清每个房间享受高清每个房间享受高清光通信传输容量日新月异光通信传输容量日新月异速率[Mbit/s]×光纤距离[km]31041051061071081032M1.6G32M100M10G19751980198519901995200010G1091010试验演示商用系统(Year)波分复用波分复用((单通道单通道2.5G2.5G--10G10G--40G40G--100G)100G)时分复用（（PDHPDH--SDHSDH））AWG出现，WDM广泛应用DFB激光器出现，高速传输开始发展20051110光放大器出现，长距离传输成为可能20101012160G×19Ch2.5G×48Ch100G×10Ch10G×80Ch40G×80ChT比特意味着一对只有头发丝1/10粗细的光纤在1秒钟之内将300年的泰晤士报传送到世界上的任何一个角落，或者同时传送10万路电视节目，或同时通1500万路电话400M100MT比特系统诞生光传送网承载的业务越来越多样光传送网承载的业务越来越多样y光传送网从只能承载TDM业务，逐步具备多业务承载能力•最高速率10G•OAM能力强•组网保护能力强•可承载以太网业务•具有SDH的优点•处理颗粒更大，最小为GE•容量更大•保护和OAM强•具有分组传送能力•可承载TDM和分组业务主要内容y通信技术的发展趋势y光通信的发展历程y光通信技术发展趋势国内光传送网结构及技术现状PTN干线传送网传送网面临转型压力SDH/MSTP以太网PTNOTN？IP/MPLScoreOpticalCore(WDM,SDH,OTH,ROADM?)城域业务接入与汇聚城域网核心层骨干网ASON/GMPLS控制平面网络管理平面分组化传送大容量传送和组网网络融合光层组网和智能控制干线及城域核心发展趋势带宽粒度：VC‐n带宽粒度：ODUk，λ承载IP宽带业务为主管理开销：G.707管理开销：G.709增强光层维护功能节点及光层拓扑：OTM/链节点及光层拓扑：多类型节点/网状增强光层组网功能带宽：N×10Gb/s带宽：N×40Gb/s‐N×100Gb/s‐?用户量和大带宽业务驱动光层生存性：基本无光层生存性：多种保护恢复方式增强光层保护功能智能：基本无，且基于电层智能：基于多层多域智能控制增强光层保护功能干线及城域核心近期发展典型结构OTN路由器OTN节点白光彩光OTN可商用设备节点电层交叉容