光通信十大技术总结分析

　　5G信道编码技术

2016年10月，华为宣布继今年4月份率先完成中国IMT-2020(5G)推进组第一阶段的5G空口关键技术验证和测试后，在5G信道编码领域的极化码(PolarCode)技术上再次取得最新突破。

静止和移动场景、短包和长包场景的外场测试增益稳定性能优异，与高频毫米波频段上的组合测试实现了高达27Gbps的业务速率。5G要实现的10Gbps甚至20Gbps的峰值速率、千亿的连接、1毫秒的时延能力，必须以革命性的基础技术创新来提升了网络性能。高效信道编码技术以尽可能小的业务开销增加信息传输的可靠性，信道编码效率的提升将直接反映到频谱效率的改善。构造可达到信道容量或者可逼近信道容量(Shannon限)的信道编码方法，及可实用的线牲复杂度的译码算法一直是信道编码技术研究的目标。

　　芯片光传输频宽密度增加10至50倍研究

2016年3月，自然(Nature)杂志一篇由美国加州大学柏克莱分校、科罗拉多大学和麻省理工学院研究人员发表的论文，表示已成功利用现有CMOS标准技术，制作出一颗整合光子与电子元件的单芯片。这颗新芯片每平方毫米的频宽密度达 300 Gbps，是目前市面上电子微处理器的10～50 倍。整合光子与电子元件的半导体微芯片可加快资料传输速度、增进效能并减少功耗。

半导体技术的精进让芯片可执行更多运算，但却无法增加芯片间通讯的频宽。目前芯片传输所消耗的功率已超过芯片功耗预算的20%，这项新技术在低功耗的情况下改善一个数量级的芯片通讯频宽，替目前面临瓶颈的电晶体技术立下新的里程碑，使用光学元件进行芯片到记忆体的传输将可降低功耗并增加时脉。未来还可能协助达到百万兆等级(Exascale) 的运算。

　　光子神经形态芯片

2016年11月，据《麻省理工技术评论》杂志网站报道，美国普林斯顿大学的科研团队日前研制出全球首枚光子神经形态芯片，并证明其能以超快速度计算。该芯片有望开启一个全新的光子计算产业。该光学设备的原理在于：系统中的每个节点都使用一定波长的光，这一技术被称为波分复用。来自各个节点的光会被送入该激光器，而且激光输出会被反馈回节点，创造出一个拥有非线性特征的反馈电路。关于这种非线性能模拟神经行为的程度，研究表明其输出在数学上等效于一种被称为“连续时间递归神经网络(CTRNN)”的设备，这说明CTRNN的编程工具可以应用于更大的硅光子神经网络。

利用光子解决了神经网络电路速度受限这一难题。神经网络电路已在计算领域掀起风暴。科学家希望**出更强大的神经网络电路，其关键在于**出能像神经元那样工作的电路，或称神经形态芯片，但此类电路的主要问题是要提高速度。光子计算是计算科学领域的“明日之星”。与电子相比，光子拥有更多带宽，能快速处理更多数据。但光子数据处理系统**成本较高，因此一直未被广泛采用。这将开启一个全新的光子计算产业。硅光子神经网络可能会成为更庞大的、可扩展信息处理的硅光子系统家族的‘排头兵’。

　　利用城市现有光纤实现远距离量子传输技术

2016年10月，据国外媒体报道，美国国家航空航天局相关研究人员日前使用城市光缆实现了远距离量子传输，其通过“暗光缆”在加拿大卡尔加里市将激光光子传送了3.7英里。研究人员采用未经使用过的“暗光缆”进行量子传输，同时通过特别设计的光子传感器对传输光子进行检测。

这是首次在现有的城市光缆中实验量子传输。此前研究人员仅仅能够在实验室环境下实现这一距离的量子传送。通过量子传送的方式可以实现加密信息的绝对安全传输，其允许信息发送者将“无形信息”发送给接受者，而在量子网络上无法实现信息拦截。在实验室外进行量子传输，涉及到一系列问题，是一个全新的挑战。该实验克服了这些问题，是未来量子互联网发展的一个重要里程碑。”

　　光纤传输技术(可供全球48亿人通话)

2016年8月，武汉邮科院在全省科技大会上透露，该院实验室近日再次刷新光传输世界纪录，达到每秒400T。一根头发丝粗细的光纤，可容纳全球48亿人同时在线通话。这是邮科院3年来第五次成功冲击世界纪录。据测算，一部普通高清电影数据大小约为2G，一部蓝光高清电影约10G，以邮科院最新的光传输速度，1秒钟可传输4万部蓝光高清电影。

随着AR/VR、4K高清等技术不断涌现，在互联网+、物联网、大数据、云计算、智慧城市等多个产业领域，都依赖海量数据的高速传输，这就需要底层的信息高速公路越宽越好。多芯单模技术，就好比在一根光纤中开辟了多条并行道路，让总运力大为提升。

　　芯片到芯片通信技术

2016年7月，据报道，欧盟已启动ICT-STREAMS项目，研发电路板级高速