光纤无线融合接入系统基础理论与关键技术

Broadband is an essential element of the information society. Both the fixed and mobile broadbands are complementary in terms of application scenarios, access speed and bandwidth costs, and therefore tend to converge with bandwidth gain effect. This project will follow the mainline of fiber and wireless access standards, base on the time and wavelength division multiplexing passive optical networks division (TWDM-PON), support for future 5G, and finally propose a deep converged baseband and wavelength poolling scheme, called Clouding Fiber and Radio Access Network (C-FRAN). The project intends to address three key scientific issues, which are wavelength and microwave pooling and their low latency switching, differentiated optical and radio transmission, and colorless terminals and user seamless migration. The five key research points are pooling and jointly switching of wavelength and microwave resources, bi-directional continuous and burst optical signal amplification, differentiated optical and radio signal distribution and transmission, colorless terminal and user seamless migration, flexibility frame design and multi-dimensional resource fine management. It aims to build an experimental platform with 4 by 4 (expandable to 32 by 32) switching, total capacity of 160Gbps (expandable to 10.24Tbps), supportting the applications of high performance fronthaul, highly reliable backhaul and high-bandwidth access. The research output will include international standards draft, 50 peer papers, 20 invention patents, and training 30 graduated students with master and PhD degrees.

宽带是信息社会的基本要素，固定和移动在应用场景、接入速率和带宽成本方面具有互补性，两者融合具有带宽增益效应。本项目拟遵循光纤和无线接入国际标准主线，立足时分波分复用无源光网络TWDM-PON，面向5G，提出深度融合的光波与基带池共享方案C-FRAN（Clouding Fiber and Radio Access Network），解决光波和微波池化及低时延交换、光纤和射频链路差异化传输、终端无色化和用户无缝迁移等三个关键科学问题，研究光波和微波池化与联合交换、连续与突发信号双向光放大、差异化光信号分配与链路传输、无色化终端与用户光波迁移、弹性帧结构与多维资源精细管理五个关键内容，建立4x4光波池（可扩展至32x32）、总容量160Gbps（可扩展至10.24Tbps），可支持高性能前传、高可靠回传、高带宽接入的实验平台。提交标准文稿，发表论文50篇，申请发明专利20项，培养研士生30名。

宽带是网络的基本要素，固定和移动的融合能够实现带宽增益效应，具有重要研究意义。随着光纤接入网从NG-PON2向NG-PON3发展，移动前传从C-RAN向NGFI发展，光纤接入网成为5G前传的重要基础。本项目旨在从下一代光接入网、移动前传、融合云化光交换三个方面开展深入研究，建立实验系统，支持高性能前传、高可靠回传、高带宽接入的实验平台。.在三个方面开展创新研究，突破多项关键技术。在高速光接入网方面，研究基于10G光器件实现25G和50G接入的低成本方法。提出了利用延迟干涉仪（DI）模拟光域均衡。提出将DSP全部放在局端，实现对称单波长50G的光接入，获得了29dB的功率预算。在移动前传方面，提出比特交织PAM4传输方法，实现移动信号保真度的提升；针对物理链路的各个损伤机理，提出光层和电层DSP等多种补偿方案，同时保证对移动信号透明；研究并实现单波长75G高速大容量WDM-PON前传系统；提出对频域信号采样进行弹性量化的方案，实现上行接口速率与负载相关的压缩传输；提出单波长56Gbps PAM4信号与两路400MHz带宽5G毫米波RoF混合传输方案；研究新型少模模分复用微波信号传输FDM-PON方案，有效提升了无杂散动态范围(SFDR)。在融合光交换方面，提出了两种基于光交换的光载无线前传系统的云化架构，实现了前传系统光收发机的多域共享，实现了前传系统多波长并行接收。.研制四个实验系统。研制业界首套实时100G NG-EPON光接入网设备，开展了实际光缆现场试验，支持多种宽带业务的演示；研究首套16x75G高速大容量WDM-PON实验系统，支持5G前传eCPRI标淮，节省光纤2/3；研制少模模分复用微波信号传输FDM-PON系统；自主研制可调谐激光器（DBR），研究4x4和16x4阵列波导光栅路由器（AWGR）实现了光电资源的多域共享和交换系统。.在执行项目期间，总共发表标注论文100篇。包括期刊论文65篇，其中SCI收录文章58篇，中文期刊论文7篇，含Light: Science & Applications刊物1篇；发表EI收录文章42篇；撰写科学出版社著作1本。共培养研究生50人，其中毕业博士生14人，在读博士生8人；毕业硕士生21人，在读硕士生7人。申请国家发明专利37项，其中8项获得授权。参加国际标准相关会议6次，与企业联合提交标准提案2项。