70年70人“话”通信 张成良:让信息插上“光”的翅膀
  • 时间:2019-10-08
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  今天我们与您分享中国通信学会光通信委员会副主任、中国电信科技创新部副总经理张成良以及中国移动广州分公司员工梁渭雄的访谈,请阅。

  个人简介:中国通信学会光通信委员会副主任,中国电信科技创新部副总经理,教授级高级工程师。曾任中国电信北京研究所副院长、邮电部电信传输研究所传输研究室主任工程师、传输与接入室主任、中国电信北京研究院技术部主任、院副总工程师等职务;以第一完获得国家科技进步二等奖两次,人力资源部授予“有突出贡献的中青年专家”,参与见证了中国光通信应用的诸多重要时刻和历程。

  计算机网络连接的介质从“铜缆”变成“光缆”,网页的刷新实现了稳定、快速的畅游体验,这也验证了阿尔文·托夫勒所言“唯一可以确定的是,明天会使我们所有吃一惊。”

  作为中国光通信领域的著名专家,张成良在超高速光通信WDM系统、基于SDH的多业务传输MSTP技术、FTTB和FTTH宽带接入网络建设中发挥了重要的作用,也是我国光通信发展的参与者、推动者和见证者。

  光通信变化如沧海桑田,并非一朝一夕之故。在新中国成立70周年之际,通信世界全媒体记者有幸采访到张成良,一起回顾光通信发展的每一个重要时间节点。

  张成良从业至今,一直专注于光通信建设。他对中国光通信发展的历程记忆犹新。回顾已往通信发展的变革,张成良感慨道,二十几年的时间白驹过隙,移动通信设备从无到有,无线G,宽带数据大幅提升,光通信和无线通信改变了传统的通信形式,很荣幸能够成为大发展阶段的见证者。

  提起职业生涯,张成良最引以自豪的是2018年3月第43届世界光纤通信大会(OFC 2018),他作为OFC大会成立四十多年第一位来自中国产业界的特邀代表做大会主题发言(也是第二位来自中国的主题报告演讲者,第一位是2007年清华大学的范崇澄教授作为学术界代表)。每年在美国召开的OFC会议是全球光通信学术界和产业界公认的最高水平、最具规模的盛会,代表了全球光通信学术研究和产业发展的风向标,能站在全球光通信会议最重要的讲台上,发出来自中国的声音,张成良强调这不仅是他个人的巨耀, OFC特邀中国运营商在主题报告中介绍光网络的中国经验,更多的是对中国光通信发展的充分认可和肯定。

  骨干传送网和接入网作为宽带网络发展两大重要的基础设施建设。提到骨干光通信,不得不提的是“八纵八横”光缆骨干网的构建。对我国通信业发展来说,“八纵八横”光缆干线网络项目的确定,让国内光通信走入大发展的阶段,也为现代通信产业奠定了基石,韦乐平先生等老一代光通信工作者为“八纵八横”的确定和发展作出了历史性贡献。

  谈及光通信的技术变革,张成良讲道,光传输从20世纪90年始,由622Mbit/s到2.5Gbit/s,再由2.5Gbit/s到10Gbit/s大规模应用仅用了几年的时间。1996年1月,全国公用计算机互联网(CHINANET)骨干网运营,当时CHINANET的承载采用SDH技术建设,骨干节点之间的传输链路仅有622M。自1998年,CHINANET骨干传输网开始采用波分技术,通过扩展大量的10Gbit/s波长就可实现大容量的连接。历经了2.5G、10G、40G和100G时代,中国骨干网建设也驶向了快速通道。目前,国内三大运营商骨干传送网都采用了80×100G DWDM技术,单根光纤传输容量达到8T。“预计2020年,400G DWDM技术将会被规模采用。”张成良微笑着对记者说道,目前中国电信对400G DWDM技术已经进行了试点,2020年单根光纤传输容量可以达到400Gbit/s × 60波,传输容量将达到20T以上。

  而接入网的发展,在速度和容量上也呈现指数级增长。以家庭宽带为例,张成良畅谈道,在上世纪70年代到90年代初期,当时的拨号上网最初采用V.32全双工标准协议,速率仅仅有4.8Kbit/s,到了V.32bis,也就是V.32的增强版,支持14.4Kbit/s;再到V.90,则可以达到56Kbit/s,如今家庭百兆带宽更为常态,实现了当时无法想象的速率。

  在张成良看来,2000年在接入网建设进入DSL时代前,中国还没有真正的宽带互联网,有了需求之后,运营商有动力推动接入网向更高的速率演进。此外,在DSL时代后,中国光通信还经历了一段短暂的ADSL建设期,将宽带接入速率进一步提升到4M乃至8M。从2007年开始,接入网建设转向FTTx,并明确FTTH作为主流的宽带接入建设技术,中国的宽带接入网络进入了飞速发展的时代。现在越来越多的运营商提出双千兆计划,千兆入户已经成为现实。

  面对中国光通信行业的变革,他欣慰地说,“在过去几十年的发展中,骨干网传输从2.5G到10T,接入网从4.8K到百兆以至于千兆,中国光通信在速率和容量上呈现指数级‘成长’。作为一个从事这个行业的人,有机会参与这种巨变本身就是一种幸运。”

  随着中国骨干网和接入网的快速迭代,中国光通信企业经历了从跟随到自主创新再到引领的华丽转身。张成良介绍道,“最早的时候,我们的企业只能跟随阿尔卡特、北电的步伐,照猫画虎,他们做出一种设备,我们消化吸收后,再推出性能差不多的设备来。但是经过中国光通信企业的砥砺奋进,已经开始引领全球光通信技术潮流的发展。华为已经成为全球最大的光通信企业,中兴、烽火通信跟随其后,位居全球光通信企业TOP5榜单。”

  张成良向记者表示,不仅是企业实力的大跨度提升,中国光通信产业还拥有越来越多自主创新的产品。这体现在,在很多关键的光器件领域,中国企业都实现了零的突破,并且走在了市场前列,如高速光调制器、光电转换器、激光器、无源器件、DSP数字信号处理芯片;再比如代表市场发展方向的400 WDM系统和ROADM光层交换,以及大维度WSS 波长选择开关等,中国也逐步走在了世界前列。

  张成良坦言道,在高速光电芯片领域,我国还存在很大短板,比较依赖于进口。据了解,目前国内能够生产光电芯片的企业并不多,约30余家,其中大多数仅仅能够大批量生产低端芯片。而仅有光迅科技、海信、华为、烽火等少数厂商可以生产高端芯片和光模块,但总体供货有限,市场占比较小,高端芯片和超高速光模块还依赖于博通、FINISAR、三菱等美日公司。

  在光纤光缆技术上,中国则是实现了真正的世纪性跨越,中国承担了全球60%的光纤光缆产能和需求,在光纤预制棒、拉丝、光缆、海缆制造等方面,国内都达到了国际先进和领先水平,而且光纤光缆都走出了国境,跟着“一带一路”走到了东南亚、非洲等地。

  在技术创新上,张成良自豪地提起了基于SDH技术多业务MSTP的发展历程。2001年,面对不断增加的IP业务和越来越多的FE/GE接口,当时在信息产业部电信传输研究所工作的他和他的团队首次提出了改造传统SDH设备的思路,在不改变SDH设备VC交叉内核的情况下,增加以太网业务的接入处理和传送能力和FE/GE接口,形成全新的光通信设备形态——多业务传送平台(MSTP)。这是国内首次提出的具有自主知识产权光通信设备形态、技术架构和理念,并以此为基础制订了国际电信联盟标准(ITU-G.8010)和国内行业标准(YD/T 1238-2002)。2003年,中国电信组织国内外16厂商的MSTP互通测试,在国际上首次实现了不同厂家MSTP设备的VC、GFP、LCAS的互联互通,成为当年光通信领域最重大的事件,他也被“光纤在线年“年度人物”。

  该项目成为城域光网络发展中的一个里程碑,使国内MSTP技术发展和应用走入快车道,MSTP实现了大规模网络应用,从国内走向国际,形成上百亿级的产业规模,并获得2010年国家科技进步二等奖。MSTP不仅应用于电信运营商网络,在电力、石油、有线、政府专网等各行业都得到广泛应用,另外该技术还应用在国家重大工程中,包括南水北调、西气东输、北京2008奥运工程等。张成良特别强调道,这个项目是运营商、设备制造商、标准制定单位等多方合作的成功;另外项目组抓住了当时业务从TDM到以太网转型的时机,适时地把SDH 支持以太网接口和以太网交换作为重要突破点,引领产业的发展并取得很好的效果。

  光通信网络将朝着全光化、智能化方向发展,光通信产业发展也将越来越好。张成良清晰地记得,2017年12月,中国电信最后一个TDM程控交换端局“下电退网”以及“长江中下游ROADM网络”正式投入使用。前者标志着中国FTTH 全光接入网基本完成,也就是接入网全光网1.0 的顺利完成;后者则标志着中国电信光缆骨干传输网2.0正式拉开帷幕,也映射出中国电信向全光网迈出了重要的一步。

  我国首张骨干ROADM网络已运营接近两年,并实现了网络成本节省30%~50%,能耗和空间节省50%。未来,基于ROADM的全光网还将向基于OXC的全光网演进,真正实现端到端的全光波长通道的建立和恢复保护。

  张成良感慨道,“由铜缆接入升级到光纤接入,看似简单的材料更换,却能让用户享受到了语音、高速率视频等1G速率以上的宽带业务。光纤的发明确实是伟大的,发表人高琨博士也因此获得诺贝尔奖。光纤的主要化学元素是二氧化硅SiO₂,Si元素在地球的存量比Cu铜要多得多,因此光纤比铜缆要便宜得多,人们有幸找到这样一种既便宜、损耗又小的传输媒质,有科学家说未来100年都不一定找到比光纤更好的传输。”

  现在已经实现了全光接入,在接入网实现了全光化。在实质的信息传输上已经实现了端到端的光纤承载和传输,但是在节点的处理上,如OLT、BRAS、路由器、OTN 节点还有很多电处理节点。下一步光网络发展的重点:在骨干网,努力减少电处理节点、减少光电转换的次数,更多地采用全光传输,这也是全光网2.0的初衷。

  采访临近尾声,张成良特别强调了科技创新的重要性,“网络强国、网信立国”战略在很大程度上要靠科技创新来实现,运营商差异化的竞争也要靠创新,而人才则是科技创新的最关键要素。创新的本质是要靠适当的人和合适的机制去实现。

  科研人员一定要戒骄戒躁,踏踏实实地打好基础,“板凳要坐十年冷”。张成良说,他刚工作时有幸与韦乐平先生在一个办公室工作,耳闻目睹韦总严谨认真的科学作风和开放包容的处世态度,是科研人员的楷模和榜样。

  中国的光通信正在从跟跑走向并跑,将来还要走向领跑,在实现全光网的征程上,我们依旧在路上,中国光通信的发展则需要更多年轻人投入热情,需要一代一代的接力赛。

  “这是最好的时代”,现在的信息已经插上了“光”的翅膀,下一步则是让这幅“光”翅膀越来越强,从1.0到2.0,让信息“飞”得越来越快,越来越宽。

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