塑料光纖助力三網融合引發全球課題

2020-12-05 donews

塑料光纖通信應用已成全球課題,它的優勢在於具備取代五類線或者Wi-Fi的能力,有助於運營商打造一個端到端的全光網絡,實現家庭環境內的三網融合。

多年來,發達國家把塑料光纖(POF)用於汽車、飛機、艦船以及工業控制和醫療設備領域,獲得了巨大的成功。2006年以來,歐盟內部先後開展POF-ALL和POF-PLUS研究計劃,通過新的光學器件和傳輸技術,支持下一代家庭網絡和數據中心。歐洲電信委員會2010年頒布了《接入,終端,傳輸和復用(ATTM);100Mbit/s和1Gbit/s的塑料光纖系統規範》。

深圳市中技源專利城有限公司最近承接國際著名電信運營商委託設計塑料光纖網絡設備項目表明,歐美主要電信運營商對終端網絡採用低成本塑料光纖系統實現高質量三重播放的測試有了最終結果。塑料光纖系統將大規模應用的另一個明顯跡象是國際著名公司相繼進入塑料光纖系統設備的開發,機頂盒晶片組製造商把塑料光纖接口安排在最新的參考設計中,網絡設備公司把家庭網關推薦給歐美各大運營商。國際先進運營商的研究成果將有力助於加速我國光纖到戶和三網融合的建設。

塑料光纖應用引發全球課題

歐洲是塑料光纖行業技術、應用和標準發展的領導者。歐洲經濟委員會信息技術計劃組(EECIST)發起了二個塑料光纖技術研究計劃,POF-ALL和POF-PLUS。

2006年1月,9個歐洲公司和研究機構聯合發起了POF-ALL計劃(PavingtheOpticalFuturewithAffordableLightning-fastLinks,POF-ALL),意為:以用戶用得起的超高速的鏈路開闢光網絡的未來。花費了260萬歐元的POF-ALL到2008年6月結束,其7個工作組完成了對塑料光纖系統的光纖傳輸距離、元件設計等研究,並在此基礎上進行了實驗平臺的驗證及商用測試。

POF-PLUS課題開始於2008年1月,計劃持續36個月,目的是使塑料光纖傳輸更大的帶寬(1Gbit/s以上)及延長傳輸距離。POF-ALL和POF-PLUS課題組成員包括一些歐洲電信運營商,法國電信,義大利電信等。

通信塑料光纖光纜進展

塑料光纖的研究始於二十世紀60年代。1968年美國杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯為芯材製備出塑料光纖,但光損耗較大。1980年三菱公司以高純MMA單體聚合PMMA,使塑料光纖損耗下降到100-200dB/km,達到通信實用水平。目前,日本生產塑料光纖的主要企業有三菱、旭硝子、東麗等公司,美國生產塑料光纖的主要企業有波士頓公司、NanopticasInc.等。

我國塑料光纖研究是從上世紀80年代在中國科學院西安光機所開始的。南京玻璃纖維研究設計院在20世紀80~90年代發展了多種PS芯POF的生產工藝、設備和製品;1988年中國科學院上海有機化學研究所報導了在實驗室中研製出的R-1型純PS芯POF,在632nm處的損耗為300dB/Km;1997年上海交通大學採用紫外光固化工藝製備的PS芯PMMA皮在632.8nm處損耗為182dB/Km。

2003年開始,四川匯源光通信股份有限公司研製和生產損耗較低的適合短距離通信應用的PMMA芯SI-POF。2006年深圳大聖光電技術有限公司(現江西大聖)及深圳市中技源專利城有限公司聯合中國科學院理化技術研究所,開始小批量生產塑料光纖。

據不完全統計,三年來通信級塑料光纖的生產廠在建和準備開工的有十幾家,遍布全國,有四川重慶和廣安,江蘇蘇州,安徽安慶,河南濟源,內蒙古呼和浩特,山東泰安、威海和膠州等地,而三年前國內具備通信塑料光纖生產能力的生產廠只有深圳大聖光電技術有限公司。

隨著塑料光纖及其應用的發展,我國信息產業部在2006年發布了通信用塑料光纖行業標準(YD/T1447-2006)。本標準規定的塑料光纖可用於短距離通信、電話及數據處理設備,也可用於車、船和航空器內的傳輸網。

塑料光纖收發器研製進展

塑料光纖收發器利用LED光源作為信號的載體,LED是一種無噪聲光源,且有很高的可靠性和壽命。同時,LED的成本很低,是代替昂貴的雷射器光源的首選器件。

自從1992年,貝爾實驗室提出RCLED,並於1994年提出了把其用於塑料光纖通訊領域的設想以來,RCLED在近20年的發展中取得了許多突破性進展。第一隻高效率的RCLED是DeNeve等人在1995年做出的,隨後安捷倫、安華高、日立、Honeywell等公司開始了塑料光纖收發器的產業化研究。

在塑料光纖收發器領域,最引入注目的是愛爾蘭Firecomms公司,他們研製出一種超快紅色RCLED來用在塑料光纖收發器中,接收靈敏度高,與其它公司的同類產品相比,在同樣的塑料光纖上傳輸距離更遠;同時Firecomms公司的塑料光纖收發器模塊還集成了無接頭OptoLockВ快速連接技術,應用非常方便,逐漸成為塑料光纖網絡通信的接口標準。

國內塑料光纖系統研製及進展

國內研究塑料光纖系統的公司主要有江蘇華山光電有限公司、深圳市中技源專利城有限公司、西安飛訊光電有限公司等,並且不斷有新的企業加入到這個行列來。2010年6月,四川匯源塑料光纖有限公司創立了「塑料光纖製備與應用技術」國家地方聯合工程實驗室。

這幾年國內已經建成了若干塑料光纖網絡系統,如總參63研究所、井岡山實驗學校等等。目前在建的有唐山曹妃甸工業區「四海公寓」,這是唐山曹妃甸工業區依託中科院理化所塑料光纖技術和唐山有線電視網絡公司合作開展的「四海公寓」一期14棟樓的塑料光纖規模化應用項目示範。近期遼寧營口水岸新都住宅一、二期通信級塑料光纖規模化示範項目,也將投入建設。金三角光纖科技有限公司正在呼和浩特市鴻盛工業園區建設年產120萬芯公裡的塑料光纖生產基地,並攜手深圳市中技源專利城有限公司正在建設全國第一個塑料光纖智能化系統綜合示範樓宇——金三角科研大樓。這些較大規模的商用化塑料光纖系統應用表明國內塑料光纖系統已經步入成熟應用階段。

這些公司中研製進展最快產品系列最全的是深圳中技源專利城有限公司,2006年,深圳市中技源專利城有限公司就開始與北京郵電大學研究塑料光纖百米百兆系統集成。4年多來,中技源公司連續投入開發,申請了數十項專利,幾乎覆蓋了終端接入的所有設備,GEPON塑料光纖FTTD全光接入網集成系統和塑料光纖ONU設備都是全球首創,為我國光纖到戶、三網融合提供了低成本高質量易安裝的系統解決方案。目前,中技源公司正將與Firecomms在良好的合作基礎上再次進行深入戰略合作,將智慧財產權擴大到可見光塑料光纖系統收發連接一體模塊等,將使我國塑料光纖系統在網絡終端接入領域處於國際領先地位。

塑料光纖系統在全球運營商的應用概況

國外研究塑料光纖系統的應用與國內有所不同,各發達國家都是由大公司或者政府部門直接介入塑料光纖的標準及應用研究,按步驟有序地推進塑料光纖通信的應用。

早在2003年11月,日本中川公司與NEC、索尼、東京電力、東芝、日本信號、松下電工等公司成立了「可視光通信聯盟(VLCC:VisibleLightCommunicationsConsortium)」。2007年,日本塑料光纖布線標準出臺。

歐洲方面,目前瑞士電信正在家庭網關和機頂盒之間安裝OptoLockВ接口做為其IPTV推廣的一部分。帶有OptoLockВ的乙太網塑料光纖適配器被法國電信使用在他的客戶群中。塑料光纖網絡產品也已在葡萄牙電信公司(PortugalTelecom)、西班牙電信公司(Telefonica)、義大利電信公司(TelecomItalia)、奧地利電信公司(AustriaTelecom)進行試點項目或現場實驗。

塑料光纖接口OptoLockВ已被摩託羅拉設計於其下一代機頂盒平臺上,與此同時,思科和法國湯姆遜公司(Thomson)也在進行接口植入項目,將OptoLockВ收發器植入到主要設備提供商的每一個新機頂盒和家庭網關中。

美國方面,美國電話電報公司(AT&T)已於2010年5月完成關於塑料光纖(POF)在IPTV中應用的實驗,下一步是在350個單位多住戶單元和50個家庭住房項目中做塑料光纖示範工程。

塑料光纖系統應用目前正成為一個全球課題。我國塑料光纖系統應用雖然起步較晚,但卻迎來了一個最好的時機,同時,中國市場也是全球最大的市場。2010年6月,中國「光纖之父」趙梓森表示:「塑料光纖的特性使得它具備取代五類線或者Wi-Fi的能力,也有助於運營商打造一個端到端的全光網絡,實現家庭環境內的三網融合。」但他同時指出,塑料光纖市場仍需進一步地培育,包括技術標準、市場需求、產業鏈協同等。

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