中国科学家首次实现Pbit/s级光传输什么是光传输技术？

中国科学家首次实现Pbit/s级光传输

2019年2月12日，我国光通信技术再次取得突破性进展，首次实现1.06Pbit/s超大容量单模多芯光纤光传输系统实验，传输容量是目前商用单模光纤传输系统最大容量的10倍，可以在1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据。

据悉，该实验采用了国内在光传输系统技术、光器件和光芯片技术、光纤光缆技术上最领先的研究成果，所使用的核心光芯片和光纤均为自主研制，具有完全自主知识产权。标志着我国在“超大容量、超长距离、超高速率”光通信系统研究领域再次迈上了新的台阶。

硅光相干收发芯片由国家信息光电子创新中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室、光迅科技和烽火通信联合研制，在一个不到30mm2的硅芯片上集成了包括光发送、调制、接收等近60个有源和无源光元件，且能支持C+L波段同时工作，是目前国内集成度最高的商用光子集成芯片。

这次通过工艺及技术突破，解决了单模19芯光纤的通道间串扰难题，相邻纤芯的隔离度优于-40dB，把“车道”与“车道”之间的干扰和影响降到了最低。

该系统设备在C+L波段内产生了375个光载波，基于硅光相干收发芯片实现了25GHz通道内的178.18Gbit/s DFTs-PDM-16QAM信号光收发，在单模19芯光纤内完成了光传输验证，传输总容量达到1.06Pbit/s，净频谱效率达到了113bit/s/Hz。

经第三方检测验证，此次实现的“1.06Pbit/s超大容量单模多芯光纤光传输系统”为国内首次，达到了国际先进水平。

2019年2月12日，中国科学家首次实现Pbit/s级光传输，光传输技术是什么？光传输技术的发展趋势是怎样的？本文这就为你介绍：

什么是光传输技术？

光传输是在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术。光传输设备就是把各种各样的信号转换成光信号在光纤上传输的设备，因此现代光传输设备都通常要用到光纤。

常用的光传输设备有：光端机，光MODEM，光纤收发器，光交换机，PDH，SDH、PTN等类型的设备。

2019年2月12日，中国科学家首次实现Pbit/s级光传输。

一、光传输技术简介

同步光纤网(Synchronous Optical Network，SONET）和同步数字系列（Synchronous Digital Hierarchy，SDH)：一种光纤传输体制（前者是美国标准，用于北美地区，后者是国际标准），它以同步传送模块（STM-1，155Mbps）为基本概念，其模块由信息净负荷、段开销、管理单元指针构成，其突出特点是利用虚容器方式兼容各种PDH体系。

准同步数字系列（Plesiochronous Digital Hierarchy ，PDH）：SONET/SDH出现前的一种数字传输体制，非光纤传输主流设备。主要是为语音通信设计，没有世界性统一的标准数字信号速率和帧结构，国际互连互通困难。

波分复用技术（Wavelength Division Multiplex，WDM）：本质上是在光纤上实行的频分复用（Frequency Division Multiplex ，FDM），即光域上的FDM技术。是提高光纤通信容量的有效方法。为了充分利用单模光纤低损耗区巨大的带宽资源，根据每一个信道光波频率（或波长）的不同而将光纤的低损耗窗口划分成若干个信道的技术。用不同的波长传送各自的信息，因此即使在同一根光纤上也不会相互干扰。

密集波分复用技术（Dense Wavelength Division Multiplex，DWDM）：与传统WDM系统不同，DWDM系统的信道间隔更窄，更能充分利用带宽。

光分插复用(Optical Add/Drop Multiplex， OADM）：是一种用滤光器或分用器从波分复用传输链路插入或分出光信号的设备。OADM在WDM系统中有选择地上/下所需速率、格式和协议类型的光波长信号。是在节点上只分接/插入所需的波长信号，其它波长信号则光学透明地通过这个节点。动态（灵活、可重构或可编程）的OADM是城域光网络得以实现的根本。局际光学环网使用动态的OADM，系统就可以在任何两个节点间提供全部波长信道的连接。

光交叉互连（OpticalCross-connect，OXC）：用于光纤网络节点的设备，通过对光信号进行交叉连接，能够有效灵活地管理光纤传输网络，是实现可靠的网络保护/恢复以及自动配线和监控的重要手段。主要由WDM技术和光空分技术（光开关）综合而成。

全光网络（All Optical Network，AON）：是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在的网络系统。也就是说，信息从源节点到目的节点的传输过程中始终在光域内，波长成为全光网络的最基本单元。

由于全光网络中的信号传输全部在光域内进行，因此，全光网络具有对信号的透明性，它通过波长选择器件实现路由选择。全光网络以其良好的透明性、波长路由特性、兼容和可扩展性，成为下一代高速（超高速）宽带网络的首选。

Li-Fi：Li-Fi这种光通信技术采用基于LED的室内光波代替无线电波进行数据传输。而Li-Fi研究的顶尖团队正在寻求LED之外技术进行数据传输，这就是基于激光的Li-Fi通信技术，理论上可以在LED的Li-Fi基础上将速率提升10倍以上。（而事实上，早在前几年由我国华科、美国和伊朗联合研发的水下传输就能够在1m距离将无线速率提升到300Gb/s。使用的介质是空气。）

2019年2月12日，中国科学家首次实现Pbit/s级光传输。

二、光传输技术发展趋势

1、商用系统：光传输

–SDH系统155Mbps、622Mbps、2.5Gbps、10Gbps。 –DWDM系统32x10Gbps、 40x10Gbps

2、实验系统：DWDM

– NEC 10.9Tbps（273x40Gbps）

– Alcatel 10.2Tbps

大容量、宽带化以及全光网络技术的应用成为未来光通信技术的发展方向，世界上大约有85%的通信业务经光纤传输。

– 光传送网络技术、光因特网技术、宽带综合光接入技术是光通信发展的动力。

– 光交换是AON的关键节点技术

光通信器件的大致情况

光通信器件分有源器件和无源器件。

有源器件包括激光器及组件、光电检测器及组件和光放大器等。无源器件包括单芯和多芯光纤连接器、光衰减器、光耦合器、介质膜滤光片及光纤光栅组成的滤光器、波分复用器和光开关等系列器件。光通信的发展需要更高速率、更大容量的器件，同时成本要低，这就依赖光电集成（OEIC）和光子集成（PIC）。

2019年2月12日，中国科学家首次实现Pbit/s级光传输。