ICC訊 12月27日,華為在中國光學(xué)工程學(xué)會(huì)主辦的第八屆空間光通信與組網(wǎng)技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)發(fā)布《空間超寬帶光網(wǎng)絡(luò)未來發(fā)展的思考及展望》報(bào)告。本研討會(huì)旨在匯聚從事空間光通信的專業(yè)人員開展學(xué)術(shù)交流,為科研工作者提供一個(gè)展示前瞻性觀點(diǎn),探討關(guān)鍵技術(shù)的平臺(tái)。
大會(huì)報(bào)告人唐曉軍博士為華為光產(chǎn)品線技術(shù)規(guī)劃部部長&首席技術(shù)規(guī)劃師,他在報(bào)告中講到,人類活動(dòng)的足跡遍布地球的荒野沙漠海洋,并開始重啟對月球、火星的探索及太空旅游等產(chǎn)業(yè)發(fā)展,基于微波的窄帶衛(wèi)星通信已經(jīng)發(fā)展了很多年,但有限的通信帶寬將難以匹配未來大規(guī)模、大容量的衛(wèi)星通信需求,空間超寬帶光網(wǎng)絡(luò)的重要性日益凸顯。
唐曉軍博士回顧了空間及地面兩個(gè)光通信領(lǐng)域發(fā)展歷史、發(fā)展進(jìn)展及業(yè)務(wù)進(jìn)展,并從鏈路帶寬、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)可靠、網(wǎng)絡(luò)管控等維度分析數(shù)十年積累的地面光網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)如何借鑒并用在衛(wèi)星光通信上,并從批量制造、精密裝調(diào)和模擬仿真系統(tǒng)等維度探討如何保障批量交付。
展望1:鏈路帶寬
人類足跡遍布荒野海洋沙漠帶來手機(jī)、輪船和飛機(jī)通信需求,火災(zāi)、地震、海嘯對全球應(yīng)急響應(yīng)的需求,氣候污染的全球?qū)崟r(shí)感知測繪需求,未來的太空旅游實(shí)時(shí)通信需求,以及月球、火星基地的太空互聯(lián)需求等;可以預(yù)見僅為10Gbps的星間鏈路和星地鏈路帶寬在不遠(yuǎn)的未來將成為瓶頸?;跇I(yè)務(wù)需求分析,預(yù)計(jì)2030鏈路帶寬將達(dá)到100Gbps,甚至400Gbps
展望2:網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
金融/大企業(yè)等高品質(zhì)專線數(shù)據(jù)回傳需要具備大帶寬、高可靠特征的星間鏈路,支持任意速率接入的fgOTN技術(shù)相關(guān)協(xié)議、提供高安全性的QKD(量子密鑰分配)技術(shù)相關(guān)協(xié)議是星間鏈路承載高品質(zhì)to B專線的基礎(chǔ)。
展望3:網(wǎng)絡(luò)可靠
截至目前,地面WDM/OTN ASON(Automatically Switched Optical Network, 自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò))已成熟商用超過13年,部署在300多全球運(yùn)營商的500多張網(wǎng)絡(luò)上,全面解決了光纖頻繁中斷帶來的業(yè)務(wù)受影響等問題。與地面網(wǎng)絡(luò)相比,由于以下三個(gè)原因?qū)е滦情g網(wǎng)絡(luò)切換頻次更高, ASON技術(shù)上天成為提高空間光網(wǎng)絡(luò)可靠性的必要手段。
1) 星地鏈路連接時(shí)長不確定、業(yè)務(wù)需頻繁換星落地
2) 星間鏈路受日凌影響中斷帶來業(yè)務(wù)中斷
3) 星地鏈路帶寬變化導(dǎo)致業(yè)務(wù)流量易擁塞
展望4:網(wǎng)絡(luò)管控
地面已經(jīng)有成熟的網(wǎng)絡(luò)管控技術(shù),實(shí)現(xiàn)對千級大網(wǎng)的分析、管理、控制。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)雖然規(guī)模不及地面網(wǎng)絡(luò)大,但與地面網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)和鏈路相對固定不同,站點(diǎn)動(dòng)態(tài)、鏈路動(dòng)態(tài)、通斷動(dòng)態(tài)導(dǎo)致對其的管理變得復(fù)雜。基于地面網(wǎng)絡(luò)管控技術(shù)積累的基礎(chǔ)上,需做到光載荷數(shù)字化及AI預(yù)測,實(shí)現(xiàn)星際光主動(dòng)運(yùn)維,包括:常規(guī)通道支持業(yè)務(wù)功能的配置、故障自動(dòng)上報(bào)、性能實(shí)時(shí)監(jiān)控、光載荷重構(gòu)、采集在軌數(shù)據(jù),逃生通道支持通用遙測指令、常規(guī)遙測、工程遙測等。
展望5:批量制造與精密裝調(diào)
規(guī)?;目臻g光寬帶網(wǎng)絡(luò)需要設(shè)備量產(chǎn)的支撐,勢必打破傳統(tǒng)的制造和精密裝調(diào)模式:加大在設(shè)計(jì)和開發(fā)階段的投入,將可靠性設(shè)計(jì)、增強(qiáng)和驗(yàn)證提前到此階段;在生產(chǎn)控制階段,引入自動(dòng)化裝備,提升測試和裝調(diào)效率,規(guī)避手工操作帶來的設(shè)備一致性低的問題,提升設(shè)備良率;從而達(dá)到降低測試驗(yàn)證項(xiàng)目和時(shí)間及自動(dòng)化裝調(diào)的目的,支撐設(shè)備量產(chǎn)。
展望6:模擬仿真系統(tǒng)
由于光機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜、迭代周期長,地檢系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)全場景覆蓋、運(yùn)行環(huán)境模擬困難,成為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)、快速開發(fā)的掣肘。需構(gòu)建光機(jī)電算熱全覆蓋數(shù)字仿真平臺(tái),實(shí)現(xiàn)地檢、載荷、數(shù)字仿真互聯(lián)互通,主要包括:
光機(jī)力熱仿真實(shí)現(xiàn)信道的全鏈路集成仿真;
跟瞄系統(tǒng)高精度設(shè)計(jì),通過數(shù)字仿真進(jìn)行多維度耦合系統(tǒng)分析、模擬多場景運(yùn)行,輸出能夠在復(fù)雜條件下快速捕獲、穩(wěn)定跟蹤的方案;
可靠性分析,通過模型建立與系統(tǒng)仿真,實(shí)現(xiàn)組部件及系統(tǒng)的性能及裕量分析,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)設(shè)計(jì);
測試效果評估,通過仿真實(shí)現(xiàn)復(fù)雜用例、批量用例測試,支持任意參數(shù)取值組合覆蓋,同時(shí)支持萬組用例仿真,提高場景覆蓋度及分析效率。
隨后,唐曉軍博士提出了面對空間超寬帶光網(wǎng)絡(luò)的5大關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn):
1. 相干100G+上天。主要挑戰(zhàn)在于:工業(yè)相干器件的航天適應(yīng)性加固、抗輻噪的新器件和新材料突破、oDSP算法優(yōu)化等。
2. 超高靈敏度接收。主要挑戰(zhàn)包括:高靈敏度APD直接檢測、相干檢測替代IMDD、單光子探測、相敏放大接收等。
3. 光載荷輕量化。主要挑戰(zhàn)包括:通過架構(gòu)創(chuàng)新減少部件、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡化系統(tǒng)、引入新材料實(shí)現(xiàn)輕量化等。
4. 高精度跟瞄技術(shù)。主要挑戰(zhàn)包括:高精度光天線驅(qū)動(dòng)電機(jī)、高精度ATP跟蹤算法、2D振鏡補(bǔ)償光線偏角等。
5. 動(dòng)態(tài)大規(guī)模組網(wǎng)。主要挑戰(zhàn)包括:預(yù)先光連接、業(yè)務(wù)無縫切換,1+1備份提供高可靠性網(wǎng)絡(luò)保護(hù),多因素最優(yōu)路徑、彈性帶寬防擁塞,物理隔離+管道加密,實(shí)現(xiàn)專網(wǎng)安全等。
唐曉軍博士在報(bào)告最后總結(jié):衛(wèi)星通信從窄帶走向?qū)拵В瑥奈⒉ㄍㄐ偶夹g(shù)走向光通信技術(shù)是必然之路,具備全覆蓋的空間超寬帶光網(wǎng)絡(luò)將逐步發(fā)展成為未來關(guān)鍵的信息基礎(chǔ)設(shè)施。
新聞來源:華為光網(wǎng)
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