2007年区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室年度报告

 

 

区域光纤通信网与新型光通信系统    

国家重点实验室    

 

 

年度报告    

（2007）    

 

 

 

 

 

 

 

上海交通大学    

北京大学    

2008年2月    

 

目录    

     

一、研究工作和水平  

二、队伍建设和人才培养  

三、开放交流与运行管理  

四、实验室大事记  

五、实验室存在的问题，下一年发展思路  

六、依托单位与主管部门的支持  

 

一、研究工作和水平  

（承担研究课题的重要性及完成情况，研究成果的水平和影响，在国内外重要学术会议上做特邀报告的情况等。实验室最新研究进展。实验室重大研究成果介绍（1－2项），可在附件中附相关原文或图片（如本年度没有重大研究成果，此项可以不编写）。）  

2007年是实验室以2006年为起点，进入了一个新的建设和发展时期（2007-2011）的第一年，实验室于2007年3月接受并顺利通过了国家组织的评估，取得了良好的成绩。2007年，“区域光纤通信网与新型光通信系统”国家重点实验室在科研项目、研究成果、人才培养、开放交流等诸多方面均取得了较好的成绩。  

2007年度，实验室共承担各类项目103项，其中，国家973计划项目4项；国家863项目21项；国家自然科学基金项目38项，其中，国家自然科学基金“杰青”项目1项，国家自然科学基金重点项目1项，国家自然科学基金重点项目子项目2项；国家其它部委（包括教育部、信产部和总装）项目18项，其中，国防预研重点项目1项；地方（如上海市）和其它口径（如中科院等）项目11项，横向项目11项。  

2007年，12个项目通过了验收（结题），其中，国家863计划项目1项，国家自然科学基金项目4项，省部级项目5项，横向项目2项。  

2007年，实验室有2项成果获省部级奖励：“高性能宽事信息网（3TNET）关键技术”获上海市科学技术进步一等奖，实验室李红滨教授、胡卫生教授和金耀辉教授分别是第二、第五和第十二完成人。“高性能小型化微波无源元件与天线”，获教育部2007年度高等学校科学技术发明一等奖,实验室毛军发教授和李征帆教授分别是第一和第五完成人。  

2007年，实验室共发表学术论文约250篇，其中，SCI论文85篇，在国外期刊和国际学术会议上发表的英文论文193篇，在国内期刊上发表的中文论文56篇（不完全统计）。本年度实验室的论文有两个特点：（1）SCI论文继续保持在数量和质量上都有较高的水准，如在IEEE Photonics Technology Letters、Optics Letters、Optics Express、Journal of Lightwave Technology等高水平的国际期刊上发表论文。（2）学术交流非常活跃，参加了30个国际会议，发表国际会议论文78篇，其中特邀报告24篇。  

2007，实验室获得中国国家发明专利授权21项，中国国家发明专利公开2项，新申请中国国家发明专利9项。  

1、获奖成果与简介：

成果一：“高性能宽事信息网（3TNET）关键技术” 获2007年上海市科学技术进步一等奖。  

上海交通大学、北京大学分别为第三、第四完成单位    

李红滨、胡卫生、金耀辉分别为第二、第五和第十二完成人    

"高性能宽带信息网（3TNet）"是我国"十五"期间实施的最重要的网络示范和试验工程，属于通信网络技术领域。    

项目重要创新：1)网络体系创新：提出了以核心网基于ASON电路交换、边缘网基于IP分组交换的混合交换体制为基础的新型网络架构，从而大大简化了边缘网络拓扑结构，为构造可信的边缘网络奠定了基础。2)光传输技术：研制并建立了80X40G DWDM试验平台，实现4×300km无FEC情况下BER为3×10-4的远距离传输。3)光交换技术：在业界首次提出将标准化的ASON扩展到支持组播和支持业务驱动的突发调度的ASON；实现支持业务驱动的突发传送ASON节点设备，交叉能力达到1.28T，其中Mesh网恢复时间达到了世界领先水平。4)路由接入技术：完成了大容量BRAS设备的研制，实现全分布式无阻塞交换结构--第5代路由平台，总交换容量达到640G；在国际上首次实现了EPON系统芯片级互通，制订中国通信标准化协会行业标准。5)业务运营支撑技术：研制实现可控可管、支持多格式的标清和高清等视频业务的运营级的业务运营支撑系统，使我国首次在IP网上实现高清晰度电视业务。    

技术成果：申请发明专利141项，授权35项，制定17项国际/国家标准，发表103篇学术论文。经济效益：项目的产品和技术在华为、武邮等公司的产品中得到广泛应用，累计经济效益超过34亿元。    

本项目在长三角地区建设了近3万真实试验用户的试验示范网络，形成全球规模最大、能提供高清晰度视频服务的试验示范网络环境，为建设我国通信产业试验床建立初步基础。示范网络的成功证明3TNet的创新体制、技术和设备适合有线电视网的升级换代，为我国实现"三网融合"提供了一条技术上可行的道路。广电总局基于3TNet技术制定行业规范，并在此基础上实施国家科技支撑计划项目"中国互动新媒体网络与新业务科技工程"，建设不少于500百万户的实际运营网络。  

成果二：小型化高性能微波无源元件与天线  

获奖人：上海交通大学毛军发,金荣洪,尹文言,耿军平,李征帆  

本项目提出了从原理上提高微波无源元件与天线性能并实现小型化的电磁带隙结构、高温超导和硅衬底微波元件与天线设计的创新理论方法，发明了多种可用于移动通信等领域的新型电磁带隙结构滤波器，频率可调高温超导微波谐振器，硅基多层堆积差分螺旋电感和天线等。共申请发明专利31项，其中5项已授权，在IEEE Transactions上发表论文14篇。部分成果已推广应用。  

     

本项目发明的多层螺旋差分电感    

     

2、部分创新研究成果介绍

成果一 ASON多粒度异构控制技术和实验平台的研究    

自动交换光网（ASON）采用通用多协议标记交换（GMPLS）协议，实现光网的自动拓扑发现、连接的自动建立和拆除、快速恢复等智能化功能。GMPLS 技术的核心是扩展IP 路由与信令协议，实现光网的自动交换控制。原IP 协议屏蔽了承载网的异构性，只控制纯分组（虽然长度不一）单粒度的网络层。而光网络（包括电信传送网）是一个多粒度异构的网络，前期GMPLS 标准化研究工作只解决了单粒度同构网络控制技术。本项目拟在前期ASON 研究成果的基础上，结合光网络多粒度异构组网的实际需求，重点研究ASON 多粒度异构组网的动态优化技术、交换结构设计、网络性能和动态路由、多粒度异构控制的体制标准、协议设计和扩展，并研究实现原型软件系统，建立协议验证平台，为ASON多粒度异构组网的实际应用奠定科学和技术基础。    

主要创新工作包括：    

（1）动态多纤IP over WDM光网络中的集成路由    

（2） 基于blocker-filter的并行的多粒度OADM    

（3）多个薄膜滤波片的级联    

（4）三阶多粒度光交换节点内部的交叉连接配置。    

（5） 多粒度异构光网络的自动交换协议验证平台    

成果二 光纤通信系统高速光电收发单元关键技术与系列产品  

       2007     年     7     月     15     日   ，教育部组织并主持召开了由北京大学、中国科学院半导体研究所、大唐电信科技股份有限公司光通信分公司合作完成的“光纤通信系统高速光电收发单元关键技术与系列产品”项目的科技成果鉴定会。鉴定委员会由北京交通大学简水生院士，清华大学周炳琨院士，中国联合通信有限公司刘韵洁院士等 9 位专家组成，鉴定委员会认为：  

高速光电收发单元技术是光纤通信系统中的关键技术，具有很高的技术难度，是国内外光纤通信领域重点研究方向之一。该项目研究工作得到5个国家“863”项目和1个信息产业部电子信息产业发展基金的经费支持，历时近10年，解决了高速光电收发单元中的一系列关键技术难题，取得了多项创新技术和发明。  

该项目取得了一系列具有自主知识产权的创新性成果，已获得10项国家发明专利授权，发表SCI/EI论文46篇。部分项目成果已经完成转化并形成系列产品，总体技术指标达到了国际先进水平，其中高速EA预啁啾技术和43Gb/s变频锁相时钟/数据恢复技术达到国际领先水平。项目成果在国家863、973计划项目、国家自然科学基金项目和国内光纤通信产业界中得到了广泛应用，为我国光纤通信事业的发展做出了重要的贡献。  

鉴定委员会一致同意通过鉴定。建议进一步推广应用。  

 

成果三 慢光工程与慢光陀螺研究  

高灵敏度高精度（10^{－4 o}/小时以上）低成本（可集成）、低载荷（几百克量级）的光学陀螺仪，由于其重量轻、无转动部件等优势，将是太空、深海设备的控制和导航的关键。而在无人驾驶的高可靠飞行器，将需要大量的高灵敏度、低成本、灵巧的光学陀螺。当前的理论和技术水平尚不能满足上述重大需求。由于技术壁垒，美国、欧洲、日本以及俄罗斯在所有相关领域的技术和产品对我国禁运，迫切需要从基础理论出发，探索高灵敏度光学陀螺的理论和技术。  

本课题组提出并发展了一套慢光工程的初步理论，按自顶向下的研究方法，提出利用慢光效应来获得超高灵敏度、高精度光学陀螺，给出了结构色散导致慢光是提高陀螺性能主要原因的最新解释，并澄清了慢光不能用于提高光学陀螺性能的错误概念，论文已发表在Applied Optics（2007年6月Vol.46, 4125-4131）、Optical Express（2007年4月Vol. 15, Issue 7, pp. 3864-3875）、IEEE iNOW、IEEE/OSA AOE、SPIE AOMATT等上。研究结果显示，利用慢光工程理论和工具，设计系统的结构色散特征是获得慢光陀螺的超高灵敏度的关键，由此可以获得一系列灵敏度极高的角速度/转动传感器。  

目前美国宇航局NASA、自然基金会NSF、高技术局DARPA、空军、海军等部门已对慢光陀螺高度重视，资助了包括加州理工大学、西北大学、喷气推进实验室、UIUC、UC Berkeley、新墨西哥大学等大学和研究机构。如加州理工与以色列特拉维夫大学等一起展开了慢光机制和非线性陀螺效应（Sagnac）理论研究，针对基于耦合谐振波导、光子晶体、Rb原子蒸气等媒质中提高光学陀螺效应增强的具体物理机理。慢光用于陀螺的一般解释是加州理工的光电子之父Ammon Yariv为代表的高Q理论和北京大学提出的结构色散微扰理论。国际上最新的论文在论述慢光对陀螺效应具有放大贡献时，列举的文献就是加州理工和北京大学的工作。相关的试验工作也正在进行中，目前仅有美国西北大学给出了唯一的、由相对运动产生的试验结果。  

本课题组与国际许多研究团队正在展开竞赛，在国际处于领先地位。    

3、参加国际会议情况

2007年，实验室积极参加本领域各类高水平的国际会议30个，与会人数达到48人次，是实验室历年来人数最多的一年。  

序号	日期	出访人	出访地	会议
2	2007.3.23-4.7	胡卫生、金耀辉、叶通等	美国	OFC美国光通信会议
3	2007.6.9-6.14	胡卫生、徐安士	香港	下一代光通信会议
4	2007.5.19-5.23	金耀辉	法国	欧洲光通信会议TPC会议
5	2007.6.24-6.27	胡卫生，孙卫强	澳大利亚	COIN-ACOFT国际会议
6	2007.6.10-9.10	李新碗	韩国	全北大学电子系讲学
7	2007.9.11-9.24	胡卫生	德国	中德光通信会议
8	2007.6.23-6.30	李正斌、彭淑萍	英国	International Conference on Communication会议。
9	2007.7.8-7.19	胡卫生,孙卫强	韩国	COIN-NGNCON国际会议
10	2007.7.1-9.25	郭薇	英国	ESSEX大学电子系合作研究
11	2007.9.16-9.20	胡卫生、金耀辉、郭薇、义理林、周俊鹤	德国	33届欧洲光通信会议ECOC
12	2007.8.26-8.31	胡卫生等	韩国	第7届环太平洋激光光电会议
13	2007.7.12-7.18	李红滨	意大利	访问考察
14	2007.7.18-7.26	李红滨	埃及	访问考察
15	2007.9.11-9.17	徐安士、何永琪、李正斌	德国	中德“光通信与网络”研讨会
16	2007.9.11-9.22	陈建平	德国	柏林海因里希赫兹研究所
17	2007.11.6-11.9	徐安士胡卫生、何永琪等	日本	“International Joint Workshop on OCDMA and OPS          2007”         研讨会
18	2007.11.30-12.9	孙卫强	加拿大	国际互联网工程任务组会议
19	2007.12.9-12.16	金耀辉	新加坡	第6届信息与信号处理会议
20	2007.1-2007.2	陈险峰	日本	东京大学合作研究
21	June, 4-7, 2007	陈险峰	Lyon, France	the second French-Chinese Workshop on Ultra-short and Ultra-intense Lasers and Applications
22	August 26-31, 2007	陈险峰等	Seoul, Korea	CLEO/Pacific Rim
23	September 22 – 27 , 2007	陈险峰	Ulm, Germany	Sino-Germany Symposium on Quantum Engineering
24	21 – 25 October 2007	陈险峰	Florida, USA	LEOS 2007
25	2007年6月	毛军发	美国	Proc. IEEE MTT-IMS 07
26	2007年6月	毛军发	美国	IEEE-APS2007
27	2007年2412月	毛军发	泰国	Asia Pacific Microwave Conference (APMC)
28	2007年3月	伍民友	美国	IEEE WCNC
29	2007年11月	伍民友	美国	IEEE Globecom
30	2007年11月	伍民友	美国	Super Computing

二、队伍建设和人才培养

（实验室队伍的基本情况。实验室队伍建设和人才培养的措施与取得的成绩。本年度吸引和培养的优秀人才介绍（以固定人员为主）。）  

2007年，实验室拥有研究人员近60名。其中，67%的固定人员具有博士学历，学历层次高。45岁以下人员占74%，年龄结构合理。学科分布于通信、无线电电子学、物理电子与光电子、电子工程、电磁场与微波技术、计算机、微电子学与固体电子学等，构建了一支跨学科、高水平的研究团队。在团队建设中，实验室也特别重视两个实验区的联合与协作，联合承担了多项863计划项目，密切两个实验区的协作，为国家科研做出更大的贡献。  

2007年，实验室博士后在站1人。在读博士生120人，其中，当年毕业24人。在读硕士生206人，其中当年毕业60人。  

三、开放交流与运行管理  

（开放课题及执行情况。利用开放基金完成的优秀成果介绍（3项左右）。参与国际重大研究计划，举办或参加重要国际学术会议的情况。国际合作取得的突出成绩。实验室作为本领域公共研究平台的作用，大型仪器设备的开放和共享情况。）  

开放课题：2007年，实验室资助的6项开放课题进展顺利，它们分别是：  

（1）资助北京邮电大学张杰的研究课题“面向业务的光网络体系结构与关键技术研究”，研究进程：2006年9月-2008年8月 ，金额2万元。    

（2）资助北京航空航天大学闫娟娟的研究课题“高速多进制信号的全光再生方法及其应用研究”，研究进程：2006年9月-2008年8月，金额2万元。  

（3）资助广西大学张振荣的研究课题“基于P圈法的光网络保护研究”，研究进程：2006年9月-2008年8月，金额2万元。  

（4）资助同济大学郭爱煌的研究课题“基于光码分多址的多协议标记交换光网络实现与性能分析”，研究进程： 2006年9月-2008年8月，金额2万元。  

（5）资助华中科技大学迟楠的研究课题“光交叉点开关矩阵在光分组交换网中的应用研究” 研究进程：2006年10月-2008年8月，金额2万元。    

（6）资助美国新泽西理工学院Ansari Nirwan的研究课题“保证服务质量的交换机调度算法研究” 研究进程：2006年10月-2008年8月，金额2万元。    

 

举办重要国际学术会议的情况：  

（1）       2007年7月，实验室主办和承办了“国际纳米光电子高级研讨会”(i-NOW) 教育部审批文号:教外司际[2007]488号  

（2）       2007年8月实验室主办和承办了“中国通信及网络技术国际大会”(ChinaCom2007)教育部审批文件号：教外司际[2007]266号  

（3）       WIN2007（中韩IPTV和NGN研讨会），上海交通大学。  

 

国际合作交流：    

2007年，实验室共派出五位教师分赴日本、韩国、英国、美国等地作学术访问与合作研究，他们分别是；李新碗教授在韩国全北大学电子系讲学；陈险峰教授赴日本东京大学合作研究；郭薇副教授在英国ESSEX大学电子系进行合作研究；熊锦副教授赴美国Physics Department, University of Michigan从事基于量子点的量子通信和量子信息处理课题研究；殷洪玺副教授在英国南安普敦大学光电子研究中心进行研究工作。  

 

实验室作为本领域公共研究平台的作用，大型仪器设备的开放和共享情况：（1）上海交通大学实验区拥有自动交换光网络的先进测试平台（如GMPLS测试设备），为国家863计划的课题单位如华为、烽火提供测试服务。（2）北京大学实验室拥有40G光传输的先进测试平台（如40G误码率测试设备），为国家863计划的课题单位如烽火提供测试服务。  

为推动国家重点实验室建设，从2007年9月24日到30日实验室举办了“光通信技术活动周”。    

 

 

四、实验室大事记  

（国内外对实验室的重要评价，附相应文字和图片材料。国家领导人视察实验室的图片及说明。研究方向或名称的变更、人员变动、大型仪器设备的添置等对实验室发展有重大影响的活动。）  

2007年，实验室利用依托单位（上海交通大学和北京大学）对实验室的“   211   ”   二期项目与“   985   ”   二期的投入，为实验室添置了一批先进的科研仪器，使实验室现有的科研平台水平又有了较大的提高。  

2007年，实验室顺利通过国家组织的评估，取得良好的成绩。    

 

五、实验室存在的问题，下一年发展思路  

本年度，实验室在国家211工程二期与“985”二期的资助和国家项目的支持下，在科研工作、人才培养和队伍建设等方面做了一定的工作，取得了一些成绩。但同时，也存在着一些问题和不足，实验室的日常管理工作还有一些需要改进的地方，实验室发表的论文质量已有了很大提高，同时将在科研原创性方面作出更大努力，实验室的名称也不适合现在的发展。    

2007年，主要发展思路是：（1）按照国家有关文件精神，加强实验室的改革、建设和发展，尤其是实验室运行机制的改革。（2）进一步加强在重大原创性方面的研究工作，尤其是在如IEEE Photonics Technology Letters 等顶级光通信期刊上多发表论文，继续申请国际专利，在重要国际会议上作特邀报告。（3）加快高级研究人员的引进工作。（4）争取依托单位的更大投入。    

     

六、依托单位与主管部门的支持  

2007年，依托单位加大了对本实验室的改革和建设力度，其中依托于上海交通大学的实验区在实验条件、科研环境方面有了很大改善， 工作场所比以前也相对集中。同时，依托单位通过“   211     ”   与“   985     ”   专项经费的投入、实验室基地建设经费的投入，使实验室的科研平台建设取得了很大的提升，先进的实验设备和条件，使实验室的研究水平有了质的飞跃。