宽带光网络中宽带光网络中 光电子器件的发展光电子器件的发展清华大学电子工程系 北京 100084 中国谢谢 世世 钟钟1 1宽带光网络中宽带光网络中 光电子器件的发展光电子器件的发展提 纲 宽带网络技术概论 宽带传输媒质 高速器件的发展 波长资源的利用和管理 集成度的提高 总结2 2宽带光网络中宽带光网络中 光电子器件的发展光电子器件的发展一、宽带网络技术概论 传输媒质：光纤、同轴线、屏蔽与非屏蔽双绞铜线、微波、无线接入系统 宽带网络基本技术：传输技术、交换技术、接入技术 目前主要运营网络：电信网、有线电视网、计算机网 3 3一、宽带网络技术概论网 络 发 展 趋 势 网络的宽带化、业务的综合化 “三网合一”电 信 网：+ 公用网、连接范围广- 需宽带接入网、具有综合业务能力的宽带交换机制、保证网络互通性 有线电视网：+ 宽带- 树状拓扑结构、提供交换业务 计 算 机 网：+ 综合业务能力- 宽带化、交换方式4 421 21 世纪的传输：世纪的传输：TbitTbit 到干线网到干线网GbitGbit 到办公室到办公室/ /家庭家庭Mbit Mbit 到个人到个人 Originating BandwidthOriginating Bandwidth U.S. Interstate Communication TrafficU.S. Interstate Communication Traffic多种业务的增长对多种业务的增长对 光网络发展的驱动光网络发展的驱动一、宽带网络技术概论5 52.8 2.8 TerabitTerabitT3 - 45 MbpsT3 - 45 MbpsOC48 - 2.5 Gbps OC48 - 2.5 GbpsTbps Tbps Time for 2.8 TerabitTime for 2.8 TerabitCommunication Communication RateRate 25 25 hourshours15 minutes15 minutes2.8 seconds2.8 secondsOther Traffic SourcesOther Traffic SourcesDOD Information DOD Information Superiority Requires Superiority Requires Terabit Battlefield Terabit Battlefield CommunicationsCommunications1 1 ft x 10 bitsft x 10 bitsRadar/SARRadar/SARMulti-spectral sensorsMulti-spectral sensors- Infrared - Infrared- ?wave - ?wave- RF (Tbps) - RF (Tbps)100 100 milesmiles100 100 milesmilesSuperNet ApplicationsDARPA66 6一、宽带网络技术概论It took about a century to install the worlds first 700 million phone lines; an additional 700 million lines will be deployed in the next 15-20 years. There are more than 200 million wireless subscribers in the world today; an additional 700 million more will be added over the next 15-20 years. There are more than 200 million cable TV subscribers in the world today; 300 million more will be added over the next 15-20 years. More than 100 million additional Internet users will come on-line by 2001.7 7第一年第二年第三年第四年第五年光带宽9 个月几种关键技术的发展速度几种关键技术的发展速度摩尔定律18 个月性能价格比翻番速度性能价格比翻番速度近几年：近几年：8 8T Tr re e n n d d2000200010 106 610 107 7Capacity-Distance (Gb/skm)YearYearECOC99ECOC99 104 104 10Gb/s 10Gb/s 10000KM10000KM波分复用系统速率波分复用系统速率- -距离积的发展距离积的发展9 9网络业务量变化的战略趋势网络业务量变化的战略趋势vv 根据初步分析根据初步分析, ,今后今后5 5到到1010年中国网上的数年中国网上的数据业务量将可能会超过话音业务量。据业务量将可能会超过话音业务量。 (7-8 (7-8年最有可能年最有可能, ,干线网可能仅干线网可能仅3 3年年) )vv IPIP业务将最终成为主导的联网协议。业务将最终成为主导的联网协议。vv 业务总量将有大幅度增加业务总量将有大幅度增加( (几十倍几十倍) )。vv 传统电话网将不可避免要过渡到分组交换传统电话网将不可避免要过渡到分组交换 为基础的融合的下一代网，下一代网将最为基础的融合的下一代网，下一代网将最终支持包括话音在内终支持包括话音在内 的所有业务。的所有业务。1010密集波分复用系统的速率密集波分复用系统的速率20002000160160 1 10 0GbGb/s/s1111北美长途网敷设趋势北美长途网敷设趋势 - - corningcorning 1212密集波分复用网络的演进密集波分复用网络的演进1313全球光通信网络市场全球光通信网络市场摘自： 美国 Photonics Spectra， p.99, May 2000 1414波分复用技术现状和发展波分复用技术现状和发展u 目前商用系统主要为目前商用系统主要为(16-40)(16-40) 2.5/102.5/10Gb/sGb/s。 uu 超长距离：超长距离：CorvisCorvis的的160160 2.52.5GG在芝加哥在芝加哥- -西雅西雅 图图32003200公里线路上试验公里线路上试验。QteraQtera的的ULTRAULTRA系统可系统可 将将1010G WDMG WDM系统的全光传输距离已提高到系统的全光传输距离已提高到 40004000kmkm。阿尔卡特的阿尔卡特的4848 1010Gb/sGb/s在实验室已传在实验室已传 40004000kmkm。 uu 超高密度：超高密度：160160 1010G(G(北电北电/ /Sycamore)Sycamore)系统已系统已 开始商用。开始商用。10221022x37M x37M ( (朗讯朗讯) )已试验成功已试验成功 uu 实验室最高水平：实验室最高水平：7 7.04.04T(176T(176 40G)50km40G)50km( (西西 门子门子) )；3.283.28T(82x40G)300kmT(82x40G)300km( (朗讯朗讯) )；3.23.2T T (160x20G)1500km (NEC)(160x20G)1500km (NEC) uu 已规划商用容量：已规划商用容量：6.46.4TbTb/s(80x80Gb/s)(/s(80x80Gb/s)(北电北电) )1515全光超长传输试验全光超长传输试验 为了减少电再生点以及随着光层联网能力的为了减少电再生点以及随着光层联网能力的引入，全光超长传输成为关键。引入，全光超长传输成为关键。 48104810GbGb/s/s传输传输40004000kmkm试验试验( (阿尔卡特阿尔卡特) )：光区段长光区段长8080kmkm, ,采用了混合的拉曼放大器和采用了混合的拉曼放大器和EDFAEDFA，拉曼增益大约为每段拉曼增益大约为每段4 4dBdB。试验结果表试验结果表明明传输距离主要受限于偏振模色散，传输距离主要受限于偏振模色散，其中其中 DCFDCF占占1/21/2，光放大器占，光放大器占1/61/6，而光纤占，而光纤占1/31/3。1616Photonic Devices for Present 16:1 Mux/Demux: Wavelength Translator application; DWDM; SR/IR/LROC-192:SONET/SDH compliant;16:1 Mux/Demux;10Gb Ethernet;SR/IR/LR Under DevelopmentODT (Optical Data Terminator): Incorporates photonic layser of OC-48/STS-48/STM-16 SONET/SDH, including optical receiving /transmission, framing, section/line/path termination, with UTOPIA cell/packet data interface, complete encapsulation/decapsulation for ATM cells or HDLC framed packet (PPP or SDL), into and out of SONET/SDH payloads or direct cell/packet over fiber.OADM(Optical Add-Drop Multiplexer):In addition to OTDAT function,providescross-connect switching between optical line interface,two-port STM interface,mate interface and UTOPIA interfacePROTPCOL INDEPENDENT:Transponder with the ability to recognize/process various protocols,such as ATM,ESCOM,SONET,SDH,etc;data rate independent from 155Mb2.5Gb;translates WDM wavelengths1051051061063 3 Module FamiliesModule Families 2.5 Gb/s Multiplexing Transponder- Optical Tx w/ clock synthesis +16:1 Multiplexer- Optical 3R RX +1:16 DeMultiplexer- Uncooled and cooled versions 2.5 Gb/s Wavelength Translating Transponder- Mux/Demux Transponder + Overhead Processor 2.5 Gb/s Network Interfacing Transponder- Mux/Demux Transponder + Data Engine107107108108109109Multipl