光通信的歷史及其發(fā)展現(xiàn)狀

1、光通信的歷史、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)06007235方云龍光通信的歷史：原始形式的光通信是通過中國古代的“烽火臺(tái)”報(bào)警，歐洲人用旗語傳送信息。1880年，美國人貝爾(Bell)發(fā)明了用光波作載波傳送話音的“光電話”貝爾光電話是現(xiàn)代光通信的雛型。I960年，美國人梅曼(Maiman)發(fā)明了第一臺(tái)紅寶石激光器，給光通信帶來了新的希望。激光器的發(fā)明和應(yīng)用，使沉睡了80年的光通信進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。1966年，英籍華裔學(xué)者高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表了關(guān)于傳輸介質(zhì)新概念的論文，指出了利用光纖(OpticalFiber)進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，奠定了現(xiàn)代光通信光纖通信的

2、基礎(chǔ)。通過“原材料的提純制造出適合于長距離通信使用的低損耗光纖”這一發(fā)展方向。1970年，美國康寧(Corning)公司研制成功損耗20dB/km的石英光纖。把光纖通信的研究開發(fā)推向一個(gè)新階段。1973年，美國貝爾(Bell)實(shí)驗(yàn)室的光纖損耗降低到2.5dB/km1974年降低到1.1dB/km。1976年，日本電報(bào)電話(NTT)公司將光纖損耗降低到0.47dB/km(波長1.2|Jm)。在以后的10年中，波長為1.55pm的光纖損耗:1979年是0.20dB/km,1984年是0.157dB/km，1986年是0.154dB/km，接近了光纖最低損耗的理論極限。1970年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室、日

3、本電氣公司(NEC)和前蘇聯(lián)先后，研制成功室溫下連續(xù)振蕩的鎵鋁砷(GaAlAs)雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器(短波長)。雖然壽命只有幾個(gè)小時(shí)，但它為半導(dǎo)體激光器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1977年，貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的半導(dǎo)體激光器壽命達(dá)到10萬小時(shí)。1979年美國電報(bào)電話(AT&T)公司和日本電報(bào)電話公司研制成功發(fā)射波長為1.55pm的連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器。1976年，美國在亞特蘭大(Atlanta)進(jìn)行了世界上第一個(gè)實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場試驗(yàn)。1980年，美國標(biāo)準(zhǔn)化FT-3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s的突變型多模光纖通信系統(tǒng)，以及速率為100Mb/s的漸變型

4、多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線。隨后，由美、日、英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。第一條橫跨太平洋TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展?，F(xiàn)狀：目前國內(nèi)光纖光纜的生產(chǎn)能力過剩，供大于求。特種光纖如FTTH(光纖到戶)用光纖仍需進(jìn)口，但總量不大，國內(nèi)生產(chǎn)光纖光纜價(jià)格與國際市場沒有差別，成本無法再降，已經(jīng)是零利潤，在國際市場沒有太強(qiáng)競爭力，出口量很小。二十年來的光技術(shù)的兩個(gè)主要發(fā)展，WDM(WavelengthDivisionMultiple

5、xing:波分復(fù)用)和PON(PassiveOpticalNetwork：無源光纖網(wǎng)絡(luò))，這兩個(gè)已經(jīng)相對(duì)比較成熟。今天，40Gbps的光通信系統(tǒng)得到廣泛商用。作為新一代光網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)軍技術(shù)，40G商用大門的開啟，滿足日益增長的帶寬需求同時(shí)，還為ROADM、先進(jìn)光調(diào)制技術(shù)、超強(qiáng)EFC等新技術(shù)的應(yīng)用贏得了市場發(fā)展空間，并為全光網(wǎng)的演進(jìn)、升級(jí)創(chuàng)造了條件。不過，這只是40Gbps的一個(gè)開始，要承擔(dān)起未來傳輸主力的重任,40G還需要很多路要走?，F(xiàn)在對(duì)40Gbps，乃至更高速率的100Gbps而言，光學(xué)硬件的發(fā)展是關(guān)鍵，同時(shí)還必須與其他光通訊技術(shù)協(xié)同發(fā)展，包括復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、并行接口、主動(dòng)追蹤和

6、補(bǔ)償技術(shù)，這些條件對(duì)光通訊硬件產(chǎn)品提出了比以往更加高的要求。不過可以期待的是，40G網(wǎng)絡(luò)部署將會(huì)持續(xù)健康發(fā)展，現(xiàn)在行業(yè)最重要的事情是降低40G的成本，讓更多的用戶接受它。2010年6月10日,阿爾卡特朗訊推出其第一套采用下一代相干通信技術(shù)的單載波lOOGbps光傳輸板卡。阿爾卡特朗訊表示已經(jīng)有20多家運(yùn)營商正在測試他們的lOOGbps傳輸系統(tǒng)。根據(jù)Lightreading的報(bào)道，思科，NEC,Infinera,諾基亞西門子以及中國的華為都在準(zhǔn)備推出lOOGbps商用系統(tǒng)。據(jù)稱華為的lOOGbps系統(tǒng)推出會(huì)放在2011年。阿爾卡特朗訊今天的宣布預(yù)料將會(huì)大大刺激lOOGbps設(shè)備市場的競爭態(tài)勢(shì)。光

7、纖通信技術(shù)的趨勢(shì)及展望目前在光通信領(lǐng)域有幾個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)即超高速傳輸系統(tǒng)、超大容量WDM系統(tǒng)、光傳送聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、新一代的光纖、IPoverOptical以及光接入網(wǎng)技術(shù)。向超高速系統(tǒng)的發(fā)展目前1OGbps、4OGbps系統(tǒng)已開始大批量裝備網(wǎng)絡(luò)，主要在北美，在歐洲、日本和澳大利亞、中國也已開始大量應(yīng)用。但是，lOGbps、40Gbps系統(tǒng)對(duì)于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜并不一定都能滿足開通和使用lOGbps、40Gbps系統(tǒng)的要求，需要實(shí)際測試，驗(yàn)證合格后才能安裝開通。它的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用(WDM)方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段，而其它方式

8、尚處于試驗(yàn)研究階段。向超大容量WDM系統(tǒng)的演進(jìn)采用電的時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的擴(kuò)容潛力已盡，然而光纖的2OOnm可用帶寬資源僅僅利用率低于1，還有99的資源尚待發(fā)掘。如果將多個(gè)發(fā)送波長適當(dāng)錯(cuò)開的光源信號(hào)同時(shí)在一級(jí)光纖上傳送，則可大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復(fù)用(WDM)的基本思路?；赪DM應(yīng)用的巨大好處及近幾年來技術(shù)上的重大突破和市場的驅(qū)動(dòng)，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。目前全球?qū)嶋H鋪設(shè)的WDM系統(tǒng)已超過3OOO個(gè)，而實(shí)用化系統(tǒng)的最大容量已達(dá)320Gbps(2X16X10Gbps)，美國朗訊公司已宣布將推出80個(gè)波長的WDM系統(tǒng)，其總?cè)萘靠蛇_(dá)200Gbps(80X2.5Gbps)或400Gbps

9、(40XlOGbps)。實(shí)驗(yàn)室的最高水平則已達(dá)到2.6Tbps(13X20Gbps)。預(yù)計(jì)不久的將來，實(shí)用化系統(tǒng)的容量即可達(dá)到ITbps的水平。實(shí)現(xiàn)光聯(lián)網(wǎng)上述實(shí)用化的波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點(diǎn)到點(diǎn)通信為基礎(chǔ)的系統(tǒng)，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實(shí)現(xiàn)類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑將增加新一層的威力。根據(jù)這一基本思路，光光聯(lián)網(wǎng)既可以實(shí)現(xiàn)超大容量光網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性、重構(gòu)性、透明性，又允許網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)和業(yè)務(wù)量的不斷增長、互連任何系統(tǒng)和不同制式的信號(hào)。由于光聯(lián)網(wǎng)具有潛在的巨大優(yōu)勢(shì)，美歐日等發(fā)達(dá)國家投入了大量的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行預(yù)研，特別是

10、美國國防部預(yù)研局(DARPA)資助了一系列光聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。光聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為繼SDH電聯(lián)網(wǎng)以后的又一新的光通信發(fā)展高潮。建設(shè)一個(gè)最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網(wǎng)絡(luò)，不僅可以為未來的國家信息基礎(chǔ)設(shè)施(NJJ)奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)，而且也對(duì)我國下一世紀(jì)的信息產(chǎn)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰(zhàn)略意義。開發(fā)新代的光纖傳統(tǒng)的G.652單模光纖在適應(yīng)上述超高速長距離傳送網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需要方面已暴露出力不從心的態(tài)勢(shì)，開發(fā)新型光纖已成為開發(fā)下一代網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。目前，為了適應(yīng)干線網(wǎng)和城域網(wǎng)的不同發(fā)展需要，已出現(xiàn)了兩種不同的新型光纖，即非零色散光(G.655光纖)和無水吸收峰光纖(

11、全波光纖)。其中，全波光纖將是以后開發(fā)的重點(diǎn)，也是現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)。從長遠(yuǎn)來看，BPON技術(shù)無可爭議地將是未來寬帶接入技術(shù)的發(fā)展方向，但從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展、成本及應(yīng)用需求的實(shí)際狀況看，它距離實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于電信接入網(wǎng)絡(luò)這一最終目標(biāo)還會(huì)有一個(gè)較長的發(fā)展過程。IPoverSDH與IpoverOptical以lP業(yè)務(wù)為主的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是當(dāng)前世界信息業(yè)發(fā)展的主要推動(dòng)力，因而能否有效地支持JP業(yè)務(wù)已成為新技術(shù)能否有長遠(yuǎn)技術(shù)壽命的標(biāo)志。目前，ATM和SDH均能支持IP,分別稱為IPoverATM和IPoverSDH兩者各有千秋。但從長遠(yuǎn)看，當(dāng)IP業(yè)務(wù)量逐漸增加，需要高于2.4吉位每秒的鏈路容量時(shí)，則有可能最終會(huì)省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單統(tǒng)一的IP網(wǎng)結(jié)構(gòu)(IPoverOptical)。三種IP傳送技術(shù)都將在電信網(wǎng)發(fā)展的不同時(shí)期和網(wǎng)絡(luò)的不同部分發(fā)揮自己應(yīng)有的歷史作用。但從面向未來的視角看。IPoverOptical將是最具長遠(yuǎn)生命力的技術(shù)。特別是隨著IP業(yè)務(wù)逐漸成為網(wǎng)絡(luò)的主導(dǎo)業(yè)務(wù)后，這種對(duì)JP業(yè)務(wù)最理想的傳送技術(shù)將會(huì)成為未來網(wǎng)絡(luò)特別是骨干網(wǎng)的主導(dǎo)傳送技術(shù)。解決全網(wǎng)瓶頸的手段一光接入網(wǎng)近幾年，網(wǎng)絡(luò)的核心部分發(fā)生了翻天覆地的變化，無論是交換，還是傳輸都己更新了好幾代。不久，網(wǎng)絡(luò)的這一部分將成為全數(shù)字化的、軟件主宰和控制的、高度集成和智能化的網(wǎng)絡(luò)，而