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光通信产业链的冰与火

 尽管只有短短半个世纪的历史,光纤凭借大容量、低损耗、抗干扰能力强等优异性能,已经成为当今信息社会的核心物理基础,并在可预见的未来具有不可替代的作用。值得庆贺的是,中国光纤厂家经过20余年的艰苦奋斗,掌握了光棒-光纤-光缆全产业链核心制造技术,并占据了全球一半市场份额,光通信也是中国在高新技术领域与世界先进水平最接近的领域之一。

工信部科技委常务副主任、中国电信科技委主任韦乐平无疑是通信领域当前最权威的专家之一,本次大会韦总也出席并发表演讲。在大会间隙,C114编辑抓住机会采访了韦总,向其请教了光纤乃至光通信产业链的发展现状,高度繁荣却存在缺憾的冰与火。
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光纤:超100G存在的问题
韦乐平在演讲中指出,中国骨干网在2013年最大段落容量达到12T,100G开始大规模部署并成为骨干网的主导。诚然如此,信息发展日新月异,移动互联网、大数据、4K乃至VR对带宽需求的持续高速增长,消耗大带宽的杀手级应用不断涌现,推动骨干网继续升级,下一代400G乃至1T网络已经提上日程。
超100G网络需要新一代光纤的支撑,因此本次大会期间专门有一个“备战400G”的新型光纤讨论会。国外的康宁、住友,国内的长飞、亨通、烽火等已经宣布推出新一代光纤的厂家,均探讨了超100G网络对新一代光纤的需求,总的来说落脚在超低损耗和大有效面积两个方向,超低损耗与大有效面积的平衡和抉择,成为探讨的焦点。
韦乐平对C114表示,超低损耗和大有效面积从理论上看都是完全正确的,分开来看,超低损耗比大有效面积光纤更符合现网的实际需求。原因首先是成本,在康宁等公司的努力下,超低损光纤价格已经只有常规光纤的三倍,应用到光缆只增加了10%,最后应用到整个传输系统和网络中,成本增加则不到1%,光纤光缆使用寿命长达二三十年,这一点点成本增加是完全可以接受的,否则将面临增加很多中继站,需要重新折腾光缆基础设施的尴尬局面。
更重要的是,超低损光纤可以与现网光纤有效对接,接头损耗很小,维护方式、维护习惯不会变化,受到维护部门的欢迎。大有效面积光纤尽管在对抗非线性方面具有无可争议的优势,性能比超低损光纤略好0.5dB。但是在现有庞大的常规光纤资源范围内应用,一定会在各种场合遭遇到与常规光纤的对接问题。由于两者的有效面积失配,损耗太高,需要特殊设计的熔接机和全新的熔接方法,还需要更改维护规程和习惯,增加备品备件管理的复杂性,重新培训维护人员,这些都是维护工作最不愿意看到的问题,带来的那一点点好处完全不值得我们去折腾和更改大家非常熟悉和习惯的维护体系和维护规程。
韦乐平指出,两者结合,即超低损和大有效面积,自然在性能上最好,但是按照目前的技术和工艺水平,其成本比常规光纤高10倍以上,难以普遍应用在陆地光缆系统,只适合应用在特殊的海缆系统上。他直言康宁公司在6年前就已经做出超低损光纤,但中国光纤厂家对此重视不够,技术方向上左右摇摆,嫌市场不大,迟迟拿不出产品。
尽管中国长飞等个别厂家在去年也发布了超低损光纤产品,但其损耗水平还与先进水平有不小差距。简言之,中国光纤厂家在超低损光纤上的整体缺位将直接影响我国未来400Gbit/s光纤基础网络的发展。韦乐平从现网未来实际应用出发考虑对新一代光纤的需求,值得业界厂家深思。光纤发明50年,中国光纤厂商已经在规模上成长壮大,但在高端技术领域仍需加快追赶步伐,以帮助提升骨干网的竞争力。
光器件:急需缩小差距
在光设备-光纤光缆-光器件构成的光通信产业链中,光设备领域中国有华为,中兴,烽火等设备商的努力,已经达到世界先进水平,在国内外市场均有较大的话语权,光纤光缆领域也展现出较强的竞争力。在最容易受到忽视的光器件领域,中国厂商始终在低端市场徘徊,这些年来与国外领先厂商的技术差距并没有缩小,成为产业链健康运行的一大隐忧。
当C114抛出这个问题时,韦乐平直接指出政府对光器件/光芯片不够重视。在光纤光缆领域,政府曾数次祭出“反倾销”法宝,给国内光纤厂家留出了宝贵的追赶时间。但在光器件/光芯片领域,技术门槛高、规模小,缺乏大资本投入,行业内众多中小厂家无力高强度投资研发,政府也没有强力政策扶持,造成了如今落后的局面。
韦乐平表示,他本人,还有赵梓森院士等专家几十年前就呼吁国家对光器件芯片扶持,但一直以来看不到国家的重视和投入。“光器件芯片非常重要。而且相比微电子而言,我国光器件芯片与国际先进水平差距更小,需要的投资更小、更容易突破。国家在微电子领域投入了数千亿元,最近成立的大基金,也与光器件芯片没有什么关系!”
在代表光器件芯片未来方向的光子集成领域,美国已经未雨绸缪,由政府出面在2015年7月投资6.1亿美元,成立了集成光子学创新机构AIM Photonics。该机构将制造商,材料提供商,软件提供商,用户和研究者等组织起来,促进各方合作,打造一个标准化的集成光子平台,方便技术扩散。此举体现了美国政府长远的战略眼光。据韦乐平所知,中国目前为止并没有成立类似机构的打算。
一位资深行业人士曾对C114表示,拥有光子集成技术不只是去赢得某一个产业市场的手段, 而是一个国家要拥有战略性技术竞争能力必须要做的事情。中国也需要政府对光器件芯片加以重视,尽管市场份额正在提高,但无视技术差距就输掉了未来。
从光网络成本的构成看,韦乐平表示在现有设备中光器件的成本已经占据50%-60%,随着速率的继续提升,其份额将可能提升到80%-90%,举足轻重。“光器件技术的突破实在已经刻不容缓,特别是希望能尽快突破量子点激光器和硅光子器件等光器件芯片技术,从而帮助大幅度降低网络建设成本、功耗和尺寸,为光网络的下一波发展提供强大的器件技术支撑
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