ISOIEC 301932021 信息技术.信息交换和存储用数字记录媒体.120mm三层（每盘100GB）BD可重写磁盘标准立项发展报告

信息技术信息交换和存储用数字记录媒体120mm三层（每盘100GB）BD可重写磁盘标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Digitallyrecordedmediaforinformationinterchangeandstorage—120mmtriplelayer(100,0Gbytesperdisk)BDrewritabledisk摘要随着数字信息技术的迅猛发展，高容量光学存储介质在数据长期保存、信息交换与归档领域扮演着日益重要的角色。蓝光光盘（Blu-rayDisc，BD）作为新一代光学存储技术的代表，其可重写格式在专业数据存储、影视制作、医疗影像及档案管理等行业具有广泛应用前景。本报告围绕国际标准ISO/IEC30193:2021《信息技术信息交换和存储用数字记录媒体120mm三层（每盘100GB）BD可重写磁盘》的立项背景、技术内容、标准结构及行业应用展开系统性分析。该标准由国际电工委员会（IEC）下属联合技术委员会ISO/IECJTC1负责制定，于2021年12月8日正式发布，现行有效。标准规定了120mm三层BD可重写磁盘的机械物理特性、光学特性、数据格式、记录条件、误码率要求及数据交换格式等关键技术指标，为100GB容量BD可重写光盘的生产制造、质量检测、兼容性验证及应用推广提供了统一的技术依据。本报告还详细介绍了主要参与单位——日本索尼公司在该标准制定过程中的技术贡献与主导作用，并对该标准在推动光学存储技术进步、促进信息长期保存事业发展的未来趋势进行了展望。关键词：蓝光光盘；可重写磁盘；光学存储；信息交换；数据归档；国际标准；ISO/IEC30193Keywords:Blu-rayDisc;RewritableDisk;OpticalStorage;InformationInterchange;DataArchiving;InternationalStandard;ISO/IEC301931引言1.1研究背景在信息技术飞速发展的当代，全球数据总量呈指数级增长态势。海量数据的产生、存储、交换与长期保存对存储介质提出了越来越高的要求。传统的磁存储和早期光学存储介质在容量、寿命、可靠性等方面逐渐难以满足日益增长的需求，高容量、高可靠性、长寿命的新型存储介质成为信息技术领域的重要研究方向和产业发展热点。光学存储技术以其独特的优势——非接触式读写、介质寿命长、抗电磁干扰能力强、单位存储成本低、便于携带和交换等——在数据归档和长期保存领域占据不可替代的地位。自20世纪80年代光盘技术问世以来，从CD（CompactDisc，紧凑光盘）、DVD（DigitalVersatileDisc，数字多功能光盘）到蓝光光盘（Blu-rayDisc，BD），光学存储容量不断提升，技术持续演进。蓝光光盘采用波长405nm的蓝紫色激光进行读写，相较前代DVD采用的650nm红色激光，其激光波长更短，光斑尺寸更小，因此在相同物理尺寸的120mm盘片上可实现更高的存储密度。随着蓝光光盘技术的不断成熟和应用领域的持续扩展，其标准化工作也日益受到国际标准化组织的高度重视。ISO/IECJTC1（联合技术委员会第1分委员会）作为国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）共同组建的信息技术标准化技术委员会，负责制定信息技术领域的国际标准，其中SC23分委员会（信息交换和存储用数字记录媒体）具体负责光学存储介质相关标准的制定工作。1.2标准立项的必要性在ISO/IEC30193:2021标准发布之前，蓝光光盘的相关国际标准已覆盖了只读型（BD-ROM）和一次记录型（BD-R）格式，而面向可重写型（BD-RE）格式的标准主要针对单层（25GB）和双层（50GB）容量规格。随着技术发展和市场需求变化，三层100GBBD可重写光盘已在专业市场中逐步推广应用，但其标准化工作相对滞后。首先，从技术层面看，三层BD可重写光盘涉及更为复杂的光学设计和记录层结构。在双层结构基础上增加第三层记录层，对盘片基板的透光率、记录层的灵敏度、层间串扰控制、聚焦伺服精度等关键技术指标提出了更高要求。缺乏统一的标准规范，将导致不同制造商生产的三层BD-RE光盘在物理特性、记录特性和数据格式上存在差异，影响产品的互换性和兼容性。其次，从市场应用层面看，100GB容量BD可重写光盘在专业广播、影视后期制作、医疗影像存储、档案数字化、数据备份等领域的应用需求日益旺盛。这些应用场景对存储介质的可靠性、耐久性和标准化程度有严格要求。制定统一的国际标准，有助于建立健全的质量保障体系，提升用户信心，促进市场规模扩大和产业链完善。第三，从标准化层面看，国际标准是技术发展和产业成熟的重要标志。ISO/IEC30193:2021作为针对100GB三层BD可重写光盘的专门标准，填补了该领域的国际标准空白，完善了蓝光光盘标准体系，对于推动光学存储技术标准化进程具有重要的里程碑意义。2标准概述2.1标准基本信息-标准编号：ISO/IEC30193:2021-标准全称：信息技术信息交换和存储用数字记录媒体120mm三层（每盘100GB）BD可重写磁盘-英文名称：Informationtechnology—Digitallyrecordedmediaforinformationinterchangeandstorage—120mmtriplelayer(100,0Gbytesperdisk)BDrewritabledisk-标准状态：现行（Published）-发布机构：国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合发布-ICS分类号：35.220.30（光学存储设备）-发布日期：2021年12月8日-国别：国际组织-语言：英语-标准定价：1837.0元（电子版）2.2标准定位ISO/IEC30193:2021属于ISO/IECJTC1/SC23（信息交换和存储用数字记录媒体分技术委员会）归口管理的标准项目。该标准为120mm三层（每盘100GB）BD可重写磁盘提供了完整的技术规范，包括盘片的机械物理特性、光学特性、记录格式、数据组织方式、误码性能要求以及测试方法等。标准的制定充分考虑了与既有BD标准（如ISO/IEC30190、ISO/IEC30191等）的兼容性和延续性，同时针对三层可重写格式的特殊性制定了专门技术要求。3标准主要内容与技术要点3.1标准适用范围ISO/IEC30193:2021规定了120mm标称直径、三层记录结构、每盘标称容量100.0GB的BD可重写磁盘的以下技术特性：-机械物理特性：包括盘片的外形尺寸、厚度、重量、中心孔直径、夹持区特性、平衡性（动态/静态平衡）等；-盘基和基板材料的光学特性：包括折射率、双折射、透光率、表面粗糙度等参数；-记录层的光学特性和记录特性：涵盖三层记录层的反射率、调制度、最优写入功率、推挽信号、串扰等指标；-写入条件和记录信号质量：定义各层的最佳记录功率、写入策略、抖动值、误码率等参数；-数据格式和调制方式：规定了数据信道的调制编码方法、纠错码格式、物理扇区结构、地址信息布局等；-数据交换格式：明确了记录数据的逻辑组织方式，确保不同系统间数据交换的兼容性；-用户操作和误操作容忍度：对盘片在正常使用和可预见误操作情况下的性能表现提出要求；-盘片在写入前后的性能评价方法：规定了质量检测的具体测试条件和判定准则。3.2关键技术指标3.2.1物理规格标准规定的120mmBD可重写磁盘保持了与CD、DVD及前代BD一致的物理外形尺寸。具体而言，盘片外径为120mm±0.3mm，中心孔直径为15mm，盘片总厚度为1.2mm（由两块0.6mm厚的基板粘合而成，其中记录层位于入射面侧0.1mm深度处）。夹持区位于盘片中心孔周边一定环形区域，其表面粗糙度和平面度需满足标准规定的公差范围，以确保在驱动器中的稳定旋转和精确定位。3.2.2光学特性BD格式的最显著技术特征在于其采用波长405nm的蓝紫色激光和数值孔径（NA）为0.85的物镜，配合0.1mm厚的覆盖层（coverlayer），实现了高数值孔径与短波长的最佳组合，从而获得较小的光斑尺寸和高记录密度。ISO/IEC30193:2021对于三层BD-RE盘片，在光学特性方面做出了系统性规定。覆盖层方面，标准规定覆盖层厚度为100μm±3μm（对应0.1mm），厚度偏差需控制在较小范围内以抑制球差。覆盖层的面内厚度均匀性直接关系到聚焦伺服系统的正常工作，因此标准给出了严格的厚度偏差限值。三层记录结构方面，为区分三层记录层，每层间设置了厚度适当的间隔层（spacerlayer）。从激光入射方向计起，第一层（L0）位于覆盖层下方的间隔层底部，第二层（L1）位于更深处，第三层（L2）位于最深处，三层的深度位置按照标准规定的尺寸精确设计。各层之间的间隔层不仅起到物理隔离作用，还需满足光学透过率的特定要求，使激光在聚焦到深层记录层时仍能获得足够的信号强度和信噪比。这三层记录层均采用相变记录材料（通常是锗锑碲（GeSbTe）类合金或类似材料），依靠晶态与非晶态之间的可逆相变实现信息的写入和擦除。反射率与信号特性方面，标准对各层的反射率、调制度（Modulation）以及推挽信号（Push-pullsignal）等关键参数给出了具体数值要求。反射率直接关系到读取信号的幅度和伺服系统的工作稳定性——不同层间的反射率差异需控制在一定范围内，以保证驱动器在层间切换时信号处理的一致性。调制度反映了记录标记与未记录区域之间的信号对比度，是评价记录信号质量的重要指标。推挽信号用于径向循迹伺服，其大小和均匀性影响循迹精度。标准中给出的反射率参数为：各层标称反射率设定在4%~8%范围内（具体数值取决于相变材料的晶态和非晶态反射率差异），允许层间差异不超过2%；调制度要求不低于0.4；推挽信号强度需在0.05~0.15范围内。此外，标准还规定了三层间的串扰（Crosstalk）水平需低于某一阈值，以抑制不同记录层间的信号干扰。3.2.3记录特性三层BD-RE盘片的记录特性（RecordingCharacteristics）是标准的核心内容之一。由于可重写介质依赖相变材料的可逆转变来实现信息记录，其写入策略、擦除性能和重写次数是衡量介质品质的关键参数。在写入策略方面，标准针对不同记录速度定义了多种写入脉冲策略，包括单脉冲策略和多脉冲策略，规定了写入功率、擦除功率、冷却时间等参数的具体范围。由于不同层的光学路径和热环境存在差异，各层的推荐写入功率可基于基准功率进行调整，标准通过定义写入功率的调节方法实现了对不同层的适配。在记录灵敏度方面，标准规定了介质在标称线速度下的最佳写入功率范围，确保驱动器能够通过标准的优化程序（如OPC，OptimumPowerControl，最佳功率控制）准确找到各层的最优写入功率。在可重写性能方面，标准明确要求盘片在至少1000次重写循环后仍能保持规定的信号质量和误码率水平，确保介质具有足够的耐久性和使用寿命。这一要求对于数据备份、反复编辑等应用场景尤为重要。在擦除性能方面，标准对直接覆写（DirectOverwrite，DOW）特性做出了规定，要求在完成擦除操作后，原有数据痕迹的影响需降至规定限值以内，须满足特定的载噪比（Carrier-to-NoiseRatio，CNR）和误码率要求，保证信息的可靠更新。此外，标准还对记录标记的几何形状和边缘清晰度提出了要求，以确保抖动（Jitter）值在可接受范围内。抖动值通常控制在8%以下（以信道时钟周期为基准），以保证读出信号的眼图张开度足够大，使数据检测电路能够可靠恢复原始数据。3.2.4数据格式与纠错ISO/IEC30193:2021规定了物理扇区结构、数据帧格式、调制编码方式和纠错码方案。BD格式采用了与DVD不同的1-7PP调制码（Parity-preservingPreventrepeatminimumtransitionrun-lengthlimitedcode，保持奇偶性的防重复最小跳变游长受限码）和RS（Reed-Solomon，里德-所罗门）乘积码纠错系统。调制编码方面，1-7PP调制码通过将8位数据字映射为12位信道码字，有效限制了码流中的最小和最大游长，使得读出信号的自时钟恢复和信道均衡更加可靠。该调制码还具备奇偶校验保持特性，有助于改善低频分量的抑制效果。误差校正方面，BD的纠错架构采用里德-所罗门乘积码（RS乘积码），由BIS（BurstIndicatorSubcode，突发指示子码）和LDC（LongDistanceCode，长距离码）两大部分组成。BIS数据嵌入在主数据信道的特定位置，起到突发错误指示和地址信息双重作用；LDC则承载主要用户数据的纠错奇偶校验字节。这种纠错架构結合了突发错误检测与纠正能力，使得BD格式在应对盘片划伤、指纹污染和记录缺陷方面具有出色的鲁棒性。标准对纠错后误码率的要求通常设定为不超过10⁻¹⁵，即纠错后读出数据的误码率须低于1×10⁻¹⁵量级，这确保了极高的数据完整性和读出可靠性。3.2.5兼容性要求4标准编制历程4.1标准制定过程ISO/IEC30193:2021的制定遵循了ISO/IECJTC1标准制定的规范性流程。标准项目提案由日本（JISC，日本工业标准调查会）于2017年提出。日本作为BD光盘技术的发源地，长期以来在光学存储领域具有深厚的技术积累和产业优势。标准提案于2016年底至2017年初在SC23（信息交换和存储用数字记录媒体分技术委员会）内部进行立项投票，经各成员国审议后正式立项，登记为ISO/IEC30193项目，并成立专门的起草工作组（WG）负责标准文本的编制工作。立项后，工作组先后经历了工作草案（WD，WorkingDraft）、委员会草案（CD，CommitteeDraft）、国际标准草案（DIS，DraftInternationalStandard）和最终国际标准草案（FDIS，FinalDraftInternationalStandard）等关键阶段。在各阶段中，工作组成员围绕三层记录介质的光学设计、写入策略、信号质量评估方法和测试条件等技术议题展开多轮深入讨论。经过多轮技术评审和文字修改，标准草案最终获得各成员国的投票通过，并于2021年12月8日正式出版发布，标准编号为ISO/IEC30193:2021。4.2标准制定组织ISO/IECJTC1是国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）之间的联合技术委员会，专门负责信息技术领域的国际标准化工作。其中，SC23分技术委员会承担“信息交换和存储用数字记录媒体”标准化工作，秘书处由韩国（KATS）承担。5主要参与单位5.1标准主导单位——日本索尼公司在ISO/IEC30193:2021标准的制定过程中，日本索尼公司（SonyCorporation）作为核心技术贡献者和主导单位发挥了不可或缺的作用。技术积累方面，索尼公司长期以来在光学存储技术研究领域处于全球领先地位。作为蓝光光盘技术的发明者之一，索尼公司拥有覆盖光盘物理格式设计、信号处理、记录材料、驱动器光学系统等多个技术方向的大量核心专利和自主知识产权。在三层B