【芯观点】光纤通信容量接近极限后,下一代技术日企真能一枝独秀?

作者: 爱集微
2021-01-14 {{format_view(6631)}}
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【芯观点】光纤通信容量接近极限后,下一代技术日企真能一枝独秀?

1.【芯观点】光纤通信容量接近极限后,下一代技术日企真能一枝独秀?

2.工业芯片、智能传感器等被写进最新“工业互联网创新发展行动计划”

3.湖北:2021年计划新建5G基站超3.3万个 加强室内5G网络建设

4.软银前员工涉嫌窃取5G技术机密被日本警方逮捕

5.外媒:苹果去年上半年曾欲收购电动汽车初创公司Canoo

6.网友拆解小米11:耗时30天,最终拼装成了一条机械龙


1.【芯观点】光纤通信容量接近极限后,下一代技术日企真能一枝独秀?

()1月5日,《日经亚洲评论》一篇探讨光纤通讯发展的文章引起了业内热议,国内有不少媒体平台也转发了这则新闻。文章可以基本上简单概括如下:光纤(optical fiber)通信网容量不足,单芯光纤传输极限的问题已经迫在眉睫,而未来技术突破口则是多芯光纤,在这一领域,日本企业的研究开发走在世界前列。

文章虽然引用了日本“情报通信研究机构”(NICT,日本总务省的下属机构)和日本相关知识产权部门的一些数据,但很遗憾并未能准确报道“多芯”光纤技术的通用学术指称——光空分复用技术(MCF),日本有关研究光通讯的公司的研发力度,确实是个值得关注的现象。

住友光通信研究所信息传送技术研究部调查主任林哲也(@住友官网)

单芯光纤传输极限——光通讯领域的摩尔定律?

文中提到的一个基本假设在业内也算是一个勉强的共识,即随着5G技术的发展,原来单芯光纤每5年增长10倍,而未来5年再增10倍的可能性将非常小,意味着其无力承受极限即将到来(目前单芯光纤传输系统的信道容量已经提升至了100TB/s),从现实性上讲,这比摩尔定律“生与死”的讨论更接近具体实践反馈的零界点。

50年前,光纤通讯领域的前辈们其实就已经预感到了这一天迟早会到来,也逐渐构建出多套技术突破应对矩阵模型,其中一条比较典型的路径就是光空分复用技术。上世纪70年代提出来的未来构想,用同一个包层内含多个纤芯的光纤预制棒拉制而成,其包层外形是圆柱体就是目前光空分复用技术的雏形,随着集成光学和光纤传感技术的发展,“Multicore(多核)”新一代光纤的商用化才真正被提上日程。

面对5G智能手机和PC机性能的提升,视频传输越来越成为下一代网络传输载体的主要内容,MCF技术商业化过程中依然面临着几个重要难题,比如上述新闻中也提到了这一点:“要准确传输光信号,有必要避免其他信号的干扰,但一根光纤的直径只有0.125毫米,跟头发的粗细差不多。因此,纤芯之间的间隔只有0.05毫米左右,与从相邻纤芯泄漏的光信号产生干扰成为此前的课题。” 

常见的空分复用光传输技术

所以光空分复用技术用车辆与道路的关系这个比喻也不完全恰当,建设的道路多了,所以能在道路上跑的车和运输量会相应大幅增加,但光纤通讯的难题是道路上车辆增加之后的互相干扰,会导致道路通行的拥堵,用业界行话来表述,就是芯间耦合与串扰。找到了纤内芯间串扰抑制方法的突破点,是解决多芯光纤阿基里斯之踵的关键。

而某些日本企业之所以被众多媒体认定为全球领先,就是在光纤芯间耦合与串扰的解决方面找到了一条较为妥当的解决方案。

孜孜不倦的住友电气

按照日媒的表述,负责专利相关事务的日本特许厅2018年发布的报告显示,在光纤的多核领域,在世界上已申请的专利件数的前4家企业为藤仓、住友电气、NTT和古河电气工业。其中的标志性事件是2017年NICT成功创造了短距离数据中心网络的交换容量世界纪录: 53.3 Tb/s,这一项纪录的实现就依靠了跨越多核光纤的空分复用技术,在当年的9月21日在瑞典哥德堡召开的久负盛名的第43届光学通信系统欧洲会议(ECOC)上,这篇被选为杰出论文。

聚焦专利申请领域,集微网以“多芯光纤”为关键词搜索国家知识产权局网站,申请人统计结果如下:

可以看出,住友电气株式会社的申请数量为94个,排名第二的哈尔滨工程大学(75)和桂林电子科技大学(62);从企业专利的角度看,不算日本的住友和藤仓,国内江苏中天和长飞光纤光缆排名前两位。

年度光纤通讯的专利数量也在稳步增长(@国家知识产权局)

去年住友电气一共有三项专利在国家知识产权局注册,查阅三项专利的具体设置,可以直观了解这家在光纤传输领域深耕不辍的日本公司的技术发力点都在哪些方面。这三项分别为:一对单一透镜将多芯光纤连接器(公布时间2020年3月4日),即第一透镜机构及第二透镜机构彼此之间的光学耦合;提供能够提高激励光的利用效率的光放大器(公布时间2020年5月18日),所涉及的光放大器具有:激励激光器,其射出激励光;以及外部谐振器等,通过这项专利,可以提高激励光的利用效率;住友电气最近的一个专利申请公布日期为去年7月份,通过查阅这项标为“多芯光纤”的一共28页的权利要求书和发明专利申请书,基本可以判断几天前日媒广泛报道的“突破性技术”主要是基于对这一则专利的描述。

这则专利主要想解决的问题是短距离光传输中同时如何保证实现优异的经济合理性和高兼容性,这项“多芯光纤”包括多个芯部部分、共同包层和树脂涂层,内包层的折射率相对于共同包层的折射率而言偏移,使得内包层和共同包层之间的折射率的大小关系相反——对此,专利发明书在解释环节中,毫不隐讳地点明了,MCF技术看似在理论层面不断取得突破,却迟迟无法商业化的主要原因,是传统的MCF无法同时实现经济合理性和广泛兼容性二者,因为从单核到多核,理论上会出现信号互相干扰的串扰(XT),导致通信质量的劣化。

欧美MCF领先,但也不必妄自菲薄

如果我们以媒体报道和学术期刊的MCF词频做一个大数据研究,就会发现以NICT、KDDI、NTT为代表的日本光通讯研究机构在MCF领域有优良的技术积累,以Bell实验室为代表的欧美研究机构也在步步紧跟,不过如果更换一个赛道来看,从市场占有率和营收的角度,目前世界上排名前十的光纤通讯企业,中国占了一半,而住友仅排第八位,如下图:

排名第一的毋庸纷说,是行业的巨无霸,也是基础研发和市场应用做的最好的美国公司Corning,年营收超过100亿美元,紧随其后的则是YOFC,即长飞光纤——国内最早的光纤光缆生产厂商之一。长飞光纤公司拥有完善的研发平台和国内光纤光缆行业内唯一的国家重点实验室,产品线研发专注于光纤预制棒、光纤光缆、特种光纤及其应用等技术和产品,和很多日本厂家的业务领域并不完全重合,截止2020年6月,公司共拥有授权的有效专利总数近500件,海外授权专利77件,国内厂家诸如长飞光纤、亨通光电(HTGD)、烽火通信(Fiberhome)、富通集团(Futong)之类的龙头企业往往在更细分的下游市场展开搏杀,色散补偿光纤、保偏光纤市场等潜力巨大,总的来说,在MCF领域还没有和住友电气等展开全面竞争。

但这并不意味着中国光纤通讯的市场拓展没有针对未来技术突破的导向型储备,光纤通讯行业和半导体行业类似的地方是国际分工细密,上下游产业链互相依存度高,生态效应浓厚。所以它非常需要“善其事”的练兵场,也需要有“利其器”的核心技术,而中国5G市场的蓬勃发展和消费终端电子产业的成熟度都为这些企业准备了良好的施展拳脚的空间。

根据工信部于2020年7月发布的数据,三家国有电信运营商2020年上半年新建5G基站25.7万个,截至6月底全国累计5G基站数量达到41万个,截至6月末,全国光缆线路总长度达到4890万公里,同比增加7.6%,国际业界在普遍用“道路和车辆”比喻光纤通讯和承载量的时候,往往忽视基础之前的还有一个预基础,就是建设道路的“铺路石”——通讯基站和居民、企业等互联网用户终端应用。

并且,在研发领域解决芯间耦合与串扰也并非打通学院与市场的充要条件,提高纤芯复用的空间密度的同时,实现光网络整体容量的增长,还需要收发端机集成度的提升和网络节点转发处理能力,换言之,全光交换技术和光子集成技术仍然是全球光纤通讯木桶原理中亟需补强的短板,另外,MCF领域和5G技术的共通性在于全球标准化原则的制定,四年前全球ITU-T SG15全会期间,日本代表团多个场合对多心光纤技术的标准化研究遭到冷遇,众多欧美设备商和运营商的专家普遍认为此项技术尚处在发展早期,商用前景依然不明朗。

结论

以住友电气为代表的日本企业在空分复用光纤领域确实较为雄厚的技术积累,并且在抑制不同芯区间的串扰、精确定位光纤芯区,降低耦合难度等亟待攻克的难题上有了突破性进展,但众多国内企业则依托国家重点实验室,在多芯光纤预制棒的组装等差异化赛道上与日企隔空展开竞争;而且从实验室-商用的过渡阶段上,日本企业并未有明显的身位领先,5G通讯技术和电子消费领域这些宏观市场的相对狭窄,也是限制日企空分复用光纤技术拓展的最大障碍之一。

(校对/holly)


2.工业芯片、智能传感器等被写进最新“工业互联网创新发展行动计划”

近日,工信部印发了《工业互联网创新发展行动计划(2021-2023年)》(以下简称《行动计划》)。

图片来源:工信部

《行动计划》明确,到2023年工业互联网新型基础设施建设量质并进,新模式、新业态大范围推广,产业综合实力显著提升。具体包括:新型基础设施进一步完善,融合应用成效进一步彰显,技术创新能力进一步提升,产业发展生态进一步健全,安全保障能力进一步增强。

此外,《行动计划》还明确了11大项重点工作任务,44小项行动内容。

具体来看,强化基础技术支撑:鼓励高校科研机构加强工业互联网基础理论研究,提升原始创新水平。鼓励信息技术与工业技术企业联合推进工业5G芯片/模组/网关、智能传感器、边缘操作系统等基础软硬件研发,加强工业机理模型、先进算法、数据资源的积累、突破与融合。

技术创新能力进一步提升:工业互联网基础创新能力显著提升,网络、标识、平台、安全等领域一批关键技术实现产业化突破,工业芯片、工业软件、工业控制系统等供给能力明显增强。基本建立统一、融合、开放的工业互联网标准体系,关键领域标准研制取得突破。

以新技术带动工业短板提升突破:加强5G、智能传感、边缘计算等新技术对工业装备、工业控制系统、工业软件的带动提升,打造智能网联装备,提升工业控制系统实时优化能力,加强工业软件模拟仿真与数据分析能力。

深化“5G+工业互联网”:支持工业企业建设5G全连接工厂,推动5G应用从外围辅助环节向核心生产环节渗透,加快典型场景推广。探索5G专网建设及运营模式,规划5G工业互联网专用频率,开展工业5G专网试点。建设公共服务平台,提供5G网络化改造、应用孵化、测试验证等服务。

发展智能化制造:鼓励大型企业加大5G、大数据、人工智能等数字化技术应用力度,全面提升研发设计、工艺仿真、生产制造、设备管理、产品检测等智能化水平,实现全流程动态优化和精准决策。(校对/小北)


3.湖北:2021年计划新建5G基站超3.3万个 加强室内5G网络建设

据湖北日报报道,2021年湖北省将进一步优化5G网络覆盖范围和质量,新建5G基站超3.3万个,加强室内5G网络建设,推动县城、城镇乃至乡村的5G网络建设步伐。

截至2020年底,湖北省累计建成开通5G基站2.61万个,实现5G网络武汉市城区室外全覆盖,其它市州中心城区室外连续覆盖,县城及乡镇有重点覆盖、工业园区精准覆盖、重点场所室内覆盖。

据工信部信息通信发展司司长闻库在去年年底透露,2020年我国大概新增58万个5G基站,推动共建共享的5G基站33万个。此外,工信部部长肖亚庆在2021年全国工业和信息化工作会议上表示,2021年将有序推进5G网络建设及应用,加快主要城市5G覆盖,推进共建共享,新建5G基站60万个以上。(校对/小北)


4.软银前员工涉嫌窃取5G技术机密被日本警方逮捕

图片来源: 路透

据日经亚洲评论报道,日本警方称,软银公司一名前雇员当地时间周二因涉嫌从日本移动运营商窃取5G技术机密,并转移至竞争对手公司而被捕。

目前在乐天移动工作的Kuniaki Aiba被捕之际,日本移动运营商之间的竞争日益激烈,部分原因是政府要求下调套餐费的压力。

日本三大移动运营商软银、NTT Docomo和KDDI都推出了5G服务,乐天移动去年9月加入5G竞争,但落后于竞争对手。

据东京警方称,45岁的Kuniaki Aiba涉嫌在2019年12月31日(软银工作的最后一天),通过电子邮件将公司5G技术机密信息转移到个人账户,这违反日本的不公平竞争预防法。

Kuniaki Aiba在2020年1月2日加入乐天的移动业务部门。软银表示,这名2004年加入公司的前雇员一直从事网络建设,获取4G和5G基站以及软银通信网络的信息,但软银补充称,他没有窃取客户信息。

软银认为,乐天移动已经使用窃取的信息,计划提起诉讼,要求Kuniaki Aiba停止使用这些信息,并销毁。

乐天移动在一份新闻稿中表示,这些商业机密不包括软银5G系统的信息,其内部调查尚未证实这些信息已被用于其业务中。

乐天移动表示,我们将全力配合警方调查,查清事件真相。

软银于今年3月联系警方,Kuniaki Aiba的住房和乐天移动在8月被搜查。

(校对/holly)


5.外媒:苹果去年上半年曾欲收购电动汽车初创公司Canoo

集微网1月13日消息,据外媒The Verge报道,苹果2020年上半年与专注于电动汽车及相关技术的初创公司Canoo进行了会谈,讨论了从投资到收购的几种选择,这是苹果进一步推动电动汽车项目的一部分。

图源:爱集微

据知情人士透露,两家公司都讨论了苹果在2020年上半年进行投资甚至进行收购的可能性。苹果对Canoo的可扩展模块化电动汽车平台非常感兴趣。据悉,该平台与其他初创公司和大型汽车制造商开发的平台不同,因为该平台集成了更多的汽车电子设备,从而座舱设计方面具有更大的灵活性。此外,该平台还支持线控转向技术,可以进一步提高了设计灵活性。而目前该技术尚未在业界广泛采用。

图源:The Verge

尽管,Canoo对从苹果公司获得投资也表达出感兴趣,不过最终合作未能达成。Canoo在12月进入纳斯达克证券交易所后,两家公司都停止了谈判。Canoo执行主席Tony Aquila在一份声明中表示,除非认为合适,否则不会公开评论战略讨论、关系或合作伙伴关系。

苹果继续与其他制造商就合作进行商讨。比如进入今年1月,就有消息传出,苹果已经与现代汽车进行谈判,两家公司将就苹果自动驾驶汽车的电动汽车制造合作。据悉,苹果和现代最早可能在今年3月达成协议。

尽管去年未能成功收购Canoo,但苹果此前在智能电动汽车相关的布局上也有了一些斩获,比如,2019年收购了自动驾驶汽车初创公司Drive.ai。

在,这是一家的初创公司。苹果公司尚未讨论收购的原因,但苹果公司确认Drive.ai工程师将从事工程和产品设计工作。

苹果的目标是开发一种自动驾驶汽车,但据彭博社消息,该汽车项目尚处于初期阶段,距离苹果准备推出一款自动驾驶汽车至少还需要五年的时间。

(校对/Carrie)


6.网友拆解小米11:耗时30天,最终拼装成了一条机械龙

集微网1月13日消息,小米手机官方微博今天放出了一部特别的拆机视频,网友通过拆解两部小米11工程机,重组约500个零件,耗时30天,最终拼装成了一条机械龙!

图片来源:微博

最后,我们来了解一下小米11的情况:

据悉,小米11用上了6.81英寸的AMOLED四曲面柔性屏,分辨率为3200x1440,刷新率为120Hz,触控采样率为480Hz,峰值亮度高达1500nit,机身三围是164.3x74.6x8.06mm(玻璃版)/8.56mm(素皮版),重量为196g(玻璃版)/194g(素皮版),机身提供卡其(素皮)、烟紫(素皮)、Special(雷军签名)、黑、白、蓝六种配色。

图片来源:小米官网

配置方面,小米11搭载骁龙888芯片,支持SA/NSA 双模5G,内置4600毫安时电池,支持55W有线闪充、50W无线闪充、10W无线反充,预装基于Android11操作系统深度定制的MIUI12.5,WiFi6 增强版、蓝牙5.2、全功能NFC、红外遥控、双频定位、屏幕指纹、双扬声器等特性均没有缺席。

图片来源:小米官网

拍照方面,小米11后置1 亿像素超清主摄+ 1300万像素超广角+500万像素长焦微距的镜头组合,支持AI魔法分身、前后双景、AI 魔法万花筒、AI相机等,前置2000万像素的镜头,支持视频滤镜、视频美颜、电影模式等。

图片来源:小米官网

售价方面,小米11有8+128GB、8+256GB、12+256GB三个存储版本,价格分别为3999元、4299元、4699元。

(校对/Carrie)


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