西南交通大学：新一代光信息技术（65页）.pdf

1、新一代光信息技术潘 炜西南交通大学目 录二、新一代光通信技术一、光信息技术发展趋势三、新一代光网络技术四、新一代光传感技术五、新一代光计算技术一、通信行业技术发展趋势第3页加速5G应用、构建6G愿景5G与卫星通信融合、北斗应用部署10G PON（千兆网络）完善数据中心大平台、数网协同移动通信卫星通信光纤通信数据中心建设5G+工业互联网平台工业互联网移动物联网加快5G网络mMTC场景建设一、通信行业技术发展趋势第4页 10倍网络能力提升 支持千亿物联 毫秒级时延 厘米级高精定位启动商用5G-A 沉浸式通信 通感融合 AI通信融合 超连接、泛连接6G技术收敛 计算资源感知度量 网络计算联合路由 全

2、局算网优化 以网强算算力网智能拓展 50G PON商用 万兆网接入 400G 省际网开工 全光底座光网络全光加速 互联网3.0 混合式元宇宙 分布式算存 数字/物理空间交互数实融合融通深入 数字化场景构建 新质生产力 数实融合应用 安全管理新型工业通信赋能 深度神经网络模型 全域应用 通信服务升维 通信支撑算力资源AI技术全面渗透 智慧家庭 数字生活服务 全屋光纤（FTTR）分布式边缘AI数字生活智慧升维20242029*2023通信产业大会2024通信产业技术趋势一、光信息技术发展趋势第5页信息传输主干，支撑大容量、低延时、高安全的数据传输。光信息技术是支撑通信产业发展的重点技术领域万物连接

3、主干，承载人与人、物与物、人与物信息交互。认知节点，采集反馈人与环境特征信息。处理节点，支撑高效、快速、节能的计算能力。光通信技术光网络技术光传感技术光计算技术一、光信息技术发展趋势第6页新一代光信息技术重点发展方向通信网络感知算计 可见光通信 光量子通信 短距高速光互连 自由空间光通信 全光算力网络 软件定义光网络 智能光网络 通信传感一体化 激光雷达 光学健康监控 光学神经网络 光量子计算机 全光处理器二、新一代光通信技术可见光通信光量子通信短距光互联自由空间光通信2.1 自由空间光通信第8页-原理与应用发射端接收端卫星（深空）激光通信近地激光通信水下激光通信自由空间光通信的基本原理自由空

4、间光通信的应用方向通信速率自由空间光通信的发展现状2.1 自由空间光通信第9页-发展历程年份年份数据率数据率星载自由空间光通信的发展现状结合高阶调制技术，短距离（1 km）情况下传输速率达Tb/s。通信距离随着高功率激光器的发展，可实现Gbit/s速率条件下的千公里级传输。星地链路速率随着高速调制解调和传输技术的快速发展，未来星地链路速率有望达到100 Gb/s 量级。依托“一对多”收发天线及动态路由技术，实现低轨星间光通信组网。低轨星间组网2.1 自由空间光通信第10页-发展趋势高速化网络化高阶调制多维复用Tb/s传输速率技术路径目标多用途一体化一对多天线动态路由天基宽带传输网络技术路径目标

5、激光测距微波光子测距与通信一体化系统技术路径目标路径损耗补偿定位追踪深空、水下及地面接入技术路径目标射频频谱资源有限、频谱资源枯竭2.2 可见光通信第11页-原理及优势基本原理 强度调制强度调制/直接检测直接检测：LED驱动信号必须为实值且非负驱动信号必须为实值且非负 交流信号交流信号+直流偏置直流偏置：在确保有效照明的基础上进行通信：在确保有效照明的基础上进行通信频谱资源丰富且不受限（射频频谱的104）射频频谱资源濒临枯竭且使用收到限制基于已有LED照明设施建设成本低、能耗低需要专门设备，部署成本相对较高无电磁辐射，且对电磁干扰免疫有电磁辐射，且易受电磁干扰影响视距传输，具有天然物理层安全和

6、私密性非视距传输，物理层低安全和非私密性多小区密集组网，区间干扰强非密集组网，区间干扰低可见光通信 vs.射频通信2.2 可见光通信第12页-应用方向应用场景：智慧工厂，仓储物流，电梯物联网，智慧海洋，化工厂，核电站，医疗，AR/VR及车联网等2.2 可见光通信第13页-挑战与机遇技术挑战LED调制带宽较小LED动态范围较小LED非线性显著密集小区移动性信道相关性较强小区内部保密性小区互干扰较强发展机遇6G通信不断推进人工智能机器学习照明光源持续演进碳达峰碳中和2.3 光量子通信第14页-发展历程光量子概念提出光量子通信设想BB84协议提出首个光量子信息传输19911991纠缠光子密钥分发协议