互联网使用群体正在增大,内容也在不断发生变化。随着社交网络和云计算等的引入,视频传输带宽在逐渐增加。我们需要何时何地都能连接互联网,并且随着平板电脑和智能手机的发展,通信市场对高速的要求在逐渐增加。

数据通信的途径多种多样,包括固网和WiFi、有线以及移动通信。同时,光纤到户(FTTH)的接入用户数在平稳增长。随着LTE的导入,移动用户也在不断增加。

目前,YouTube上的视频流已由高清普及到4k,手机也由3G/14Mbps推进到了4G/75Mbps。这些在未来都需要倚赖高速网络。

光纤网络大致可分为大城市间长距离传输的干线网,其向下的支线可以发展到城域网,再往下可以分FTTH、手机基站以及数据中心等接入系统。FTTH、城域网、数据中心这些是大的分类,而手机前传(fronthaul),即基站和处理中心之间的通信则是一个非常热门的小类。(编者注:此前有报道预测说,前传网络将与FTTx势均力敌,并且其增长势头将更加强劲。)

而对于光纤到户,该领域会有很强需求,这在中国尤为如此。(编者注:相比欧美国家,光纤到户在中国的发展更加迅猛。其原因是,欧美国家的基础设施建设相对完备,因此对光纤到户这种新的传输需求不高。这就好比香港已经有了八达通,微信/支付宝等支付虽然实现免卡交易,但在香港推广的效果不如大陆是一个道理。)

我们知道,激光二极管和光电二极管是光通信系统最基本的组成部件,它们被用在发射器和接收器或收发器中。

光纤到户一般使用分布式反馈激光器(DFB)。特别是中国市场从DSL置换到FTTH以来,DFB激光器的发展速度更快。现在全世界大概有2亿FTTH接入用户,在其中,中国大概占1.2亿用户。日前,三菱电机半导体器件集团副总裁吉田一臣在CIOE同期举办的光器件事业部记者会上如是向记者介绍说。

对于基站,中国目前已普及4G,基站中普遍采用10G DFB激光器。基站在全世界数量大概在1200万左右,而中国的基站数超过了360万个。

光网络今后会从2.5Gbps的G-PON发展到10GE/XGPON-OLT。同时基站用10G/25G DFB也会逐年增长。

G-PON过渡到10G EPON,系统会有怎样的变化?

通信速率从早年的156Mbps逐渐发展到现在的10Gbps。最开始大家用的是DSL(数字用户线路,即以电话线为传输介质的传输技术组合),随着无源光纤网络(PON)的引入,光纤传输从B-PON发展到GE-PON,G-PON,再到10G EPON或XG(S)-PON。

现在光纤通信正处在G-PON到10G EPON的过渡阶段,对应的系统又有怎么的变化呢? “G-PON的传输速率是2.5Gbps;10G EPON的传输速率则分两种,一种是10G/10G(Tx/Rx),一种是10G/1G。”三菱电机光器件部总经理杉立厚志向记者表示。从G-PON和10G EPON的组成结构,从局端的光线路终端(OLT)到用户端的光网络单元(ONU)来看,它们之间都加了一个分路器(下图)。这个路径的基础部分对G-PON和10G EPON来说是相同的,不同的是传输速率。另外,在G-PON和10G EPON,不管是光网络终端(ONT)还是OLT,它的速率都已经从2.5Gbps变成了10Gbps。

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GE-PON和G-PON分别对应IEEE和ITU-T的标准。IEEE包括GE-PON到10G EPON,ITU-T则是从2.5G的G-PON到将来的XG(S)-PON。ONU和OLT在IEEE和ITU-T各种不同的标准里所用的光器件或接收器的类型为DFB或FP/DFB或EML。接收部分则是PD或APD。

“对于10G PON,包括XG-PON/10G EPON,三菱电机有10G EML激光器,对应OLT发射部分;10G DFB对应ONU发射部分;10G APD对应ONU接收部分。”杉立先生谈道。该公司面向XG-PON和10G EPON的OLT器件,其波长是1577nm。10G DFB-LD和10G APD则使用在10G-EPON或XG-PON的ONU部分。

从基站来看,无线通信现在正由3G CDMA过渡到4G LTE及LTE-A。对光器件来说,其速率将从6Gbps变化到10Gbps。

从3G CDMA到4G LTE系统,速率从2.5/6Gbps变化到10Gbps。“(如下图)左边的圈是核心网络,包括信息处理中心,右边是连接到各个无线基站。3G CDMA主要使用2.5G/6G的FP/DFB激光器、2.5G/6G CWDM DFB以及2.5G模拟数据传输。4G LTE则是10G DFB/EML;随着传输距离的增大,则会使用10G DWDM EML;同时4G保留了3G中的一些2.5G/10G FP/DFB的升级系统。”杉立先生介绍说。

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随着CDMA到LTE网络的变化,即光纤传输发射端和接收端的速率变化,三菱电机有许多产品对应。该公司也在开发将来基站上用的25km DWDM传输。

面向LTE/LTE-A基站的10G产品目前主要用的是10G DFB和10G EML。该公司现在的DFB激光器能够传输10/20km。此外,其温度范围已经从0℃~+85℃扩展到-40℃~+95℃。接收端的10G APD主要用于长距离传输,可接收20/40km长的光信号。最新的10Gbps DWDM(密集型光波复用,即在基站里可以使用一根光纤传输多个波长)EML激光器则可供25km基站使用。

光纤通信再下一步将如何发展?

此外,光纤通信从G-PON发展到10G EPON或XG(S)-PON,以后又会是什么样?“据市场人员跟踪,IEEE和ITU-T组织现在已经有意向,未来的名字可能叫NG(E)-PON。”杉立先生透露,“通信速率可能从现在的10G EPON的10Gbps上升到25Gbps、28Gbps或100Gbps。到2022年,市场将会出现40G/100G PON的光网络。”

对于无线网络(基站)的发展,现在4G LTE网络已经完善,下一步是要推进到4.5G的LTE-A。LTE-A的通信速率将达300Mbps以上。到2017至2018年的LTE-A,无线网络将会需要使用25Gbps的DFB/EML/APD。

“对于LTE-A,三菱电机目前在研发的有25G DFB、25G APD以及28G EML。”杉立先生透露。其中,DFB一般用于2/10km,20km就需要使用25G APD或EML。

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