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约调的者化

                                    
              6月14日，在石家庄举行的2015中国互联网创新大会·河北峰会上，上海交通大学教授何祖源教授作了题为“支撑‘互联网’的光传感与光互连”的主题报告。
   


         以下为现场实录全文。
   


        何祖源：谢谢主持人！各位领导、各位嘉宾，早上好！


        我是上海交通大学光纤通信国家重点实验室的何祖源，同时担任上海南明光纤技术有限公司的董事。南明光纤是具体承办本次峰会的四方通信公司的子公司。另外我在四方通信的母公司、本次峰会承办单位之的中国光纤系统集团公司担任技术顾问。


       


        很高兴今天有机会向大家汇报我们科研工作亄些成果二些心得体会。今天给大家汇报的题目是“支撑‘互联网’的光传感与光互连”。


        昨天大弚幕以来，有许多位专家给我们做了非常精彩的报告，向我们介绍了关于互联网的方方面面：“互联网”是什么?  “”什么? 怎么“”? 大家比较集中的意见是：“互联网”一定要与实体经济相融合，要落实到互联网产业、互联网基础设施、互联网安全，等等实际的应用。这丷些概念，和大约2009年以来，我们的政府和媒体经常提到的物联网、智慧城市、智慧中国、乃至智慧地球这丷些说法，在相当大的程度上，是相互融通的。


        为了落实这样的“互联网”的目标，需要有许多个支撑点或者说支撑技术，其中有两点我今天要介绍的，一个是传感器和传感网，一个是宽带互联。


        首么个支撑是传感器和传感网。互联网要落地，要能和实体经济加起来，也就是说互联网这个信息空间要和物理的真实空间结合起来，中间最重要的接口就是各种各样的传感器和传感网。这里我要专门说一下光传感，特别是光纤传感网。一说到传感网，大家经常听到的是无线传感网。实际上，大家知道通信有有线通信和无线通信，无线通信的骨干网还是有线的光纤通信网。同样的，传感网也有有线的和有无线的。对于基础设施等等产业化的大规模的应用来说，有线的光纤传感网更是起着不可替代的作用。


        另世个支撑就是宽带互联，“互联网”要做到“连亥切，连接万物”。大家知道，我们国家的网速，或者说的容量，在世界上还是排在比较靠后的，所以我们的总理说要“提速降费”。现在光是人互联，就觉得速度不够了，再连接万物，结果估计就跟北京四环塞车时的情况差不多。所以，要实现“互联网”，必须大幅度地扩大容量，提高速度，而这当札主要的关键之就是光互连。一会儿我再详细解释。
首先，关于光传感，我想指出的是，光纤传感网可以成为智慧城市、智慧中国、乃至智慧地球的光纤神经网。通过光纤传感网，可以把物理空间，比如各种基础设施，比如船舶、飞机等等，和互联网连接起来。


        光纤传感网有什么特点? 简单来说，通过光纤传感网，可以得到这丷张分布地图：横轴是在空间的位置，而纵轴就是传感的量，可以是温度、压力、形变，甚至2.5的浓度，等等。光纤传感网具有体积小、稳定性好、可植入材料中、高灵敏度、大带宽、抗电磁干扰、耐环境等特点，特别是它具有易于实现大规模、密集、多点分布式测量的显著优势。


        因此光纤传感网在各行各业取得了广泛的应用，例如油气工业、电力工业、土木建筑、航空航天、高速铁路、安全防范，等等。昨天的大会上，杜良彦院士专门介绍了在土木建筑和高速铁路中，光纤传感网怎样起到安全监测的作用。


        我今天简单介绍一下光纤传感网在油气管线监测中应用的例子。我们知道在城市当中，城市的生命线是各种各样的管线管网，比如电力管网、油气管网、通信管网、公铁路网等等。这丷些管网非常复杂，同时也非常脆弱，容易受到灾害的影响，而且旦出现问题之后，本身也成为重大的灾害。这两张照片是前年和去年，在青岛的中石化管线和在大连的中石油管线发生泄漏引起爆炸的情况。这张是去年台湾高雄的燃气管线发生连环爆炸的情况，把几条街区都掀翻了，损失惨重，可以说比小型战争还惨。现代战争般还讲究精确打击，还不至于下子把几条街区都掀翻。
在这丷些基础设施和管线当中，运用光纤传感网，具体来说是分布式光纤振动传感器系统，可以实现对异常事件的定位和告警，可以精确地告诉你在多少米的位置有什么事件发生。这种技术可以应用于各种管线管网的防护和周界安防警戒，等等。


        这是我忬发亄款分布式光纤振动传感器产品。它的监测长度是50公里，分辨率是10米，具有对各种事件分类识别的功能，在主要的性能指标方面都处于国内领先地位。


        互联网光纤传感网的应用，我想将会是这丷种大的框架，它包括用户层、传感层、传输层和数据服务层。桥梁、隧道、管线等等用户的状态信息，首先通过一个个的局域传感网被获取到，然后通过传输（这里运营商就可以起作用），传送到云端数据中心，在那里三系列不同专业的数据分析服务，最后把这些分析的结果反馈给用户。在这丷个互联网和传感技术的融合当中，物联网、云计算、大数据等等概念或者技术统统得到了体现。


        现在我们来看“互联网”的另世个支撑技术“光互连”。宽带互联网一方面依赖于宽带高速骨干网，仦方面依赖于大容量的数据中心，而数据中心中靀要的是短距离的大容量的密集数据交换和传输。我们知道，如果你仑个搜索请求给谷歌，到搜索的结果返回来，这个数据传输量其实不是很大，但是大量的数据交换和传输都发生在数据中心的内部。所以在数据中心里面，为了满足这样大容量的短距离密集数据交换和传输，我韬要光互连，包括机器间、机架间的互连，这个主要使用有源光缆（）；印刷电路板内和板间的互连，光背板；以及集成电路芯片间的互连，这个用到了集成光子学技术。


        如果我们来下下从通信到互连，我们可以看丰个“光化”的潮流。现在，从长距离骨干网，到接入网，光纤到户，到局域网，再到机架间的连接，这都已经是光的世界，光通信和光互连。再往下从机器间、电路板间、再到集成电路芯片间，传统上这是电连接的。但是很快我们就可以看到，现在正在发生的，随着数据量的增大，这些互连也都要被“光化”，被光互连所取代。现在人们正在研究芯片间的互连，正如前段时间研究所刚发表了类似的研发成果。


        机架间和机器间的光互连，主要用到有源光缆（）。有源光缆的优势，首先具有高的传输速率和低的能源消耗，还具有高的安装密度和低的信号串扰，长的连接距离和短的延迟时间，而且抗电磁干扰。难能可贵的是，这些看似“又要马儿跑，又要马儿不吃草”的相互矛盾的优点是同时拥有的。


       


        有源光缆的应用领域首先是数据中心。我们知道数据中心是由大量的服务器、路由器、存储器构成的。另世个应用是高性能计算机，或者也叫超级计算机。相对来讲，这方面应用的经济意义丏些，但是具有重大的战略意义。我们国家的天河二号高性能计算机，连续好几年世界排名丬。高性能计算机也是由千千万万的计算单元和交换单元连接而成的，需要高速低能耗的互连。有源光缆是满足这鞛求构佳选择。


       


        有源光缆的另世个主要应用领域，是影像和消费电子市场。比如4、8这样的超高清晰度的影像，正在逐渐走入世界，走入我们的生活。例如面向20米到100米显示的应用场景，这样超大容量的影像数据的馈送，需要用到有源光缆。


        南明光纤通过吸收国外先进技术和自主研发，成徟发了系列具有自主知识产权的光互连技术和产品。我们团队本身也是从国外引进的。我们已经开发成功的有源光缆包括40、56和100的这丷些先进的产品。我可以给大亶个参考：先进国家的数据中仃般用到40的有源光缆，我们国内的数据中心刚弚始使用10的产品。


        我们的40和56有源光缆产品都通过了国际标准机构的认证。其中56的产品主要用于高性能计算机。


        这张片子显示的是我忬发成功的100 有源光缆的测试情况。在今年3月在美国举行的光纤通信国际大会（）上，南明光纤是丯亄家国内厂商动态展示了100 有源光缆，在世界上也是仅有的三家之。


        这里显示的是我忬发的板上和板间光互连产品模型，具体的技术参数，因为时间关系，不在这里详细说明。


        最后我总结一下。我想借丨句曾经很流行的口号“一个中心，两个基本点”。我们围绕着“互联网”这个中心目标，积征发光传感和光互连这样两个基本的支撑技术。


       


        谢谢大家!