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光通信是一種以光波為載波的通信方式，它使用光纖作為傳輸介質(zhì)來傳輸信息。為了增加光路的帶寬，可以采用兩種方法：一是提高光纖的單信道傳輸速率，二是增加單光纖中傳輸?shù)牟ㄩL數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。波分復(fù)用技術(shù)可以將多個不同波長的光信號在同一根光纖中進(jìn)行傳輸，從而大大提高了光纖的傳輸容量。光通信
以光波為載波的通信方式
光通信（Optical Communication）是以光波為載波的通信方式。增加光路帶寬的方法有兩種：一是提高光纖的單信道傳輸速率；二是增加單光纖中傳輸?shù)牟ㄩL數(shù)，即波分復(fù)用技術(shù)（WDM）。
基本信息
| 中文名 | 光通信 |
| 外文名 | Optical Communication |
| 定義 | 以光波為載波的通信方式 |
| 相關(guān)產(chǎn)品 | 望遠(yuǎn)鏡 |
| 領(lǐng)域 |
簡介
寬帶城域網(wǎng)（BMAN）是我國信息化建設(shè)的熱點(diǎn)，DWDM（密集波分復(fù)用）的巨大帶寬和傳輸數(shù)據(jù)的透明性，無疑是當(dāng)今光纖應(yīng)用領(lǐng)域的首選技術(shù)。然而，MAN等具有傳輸距離短、拓?fù)潇`活和接入類型多等特點(diǎn)，如照搬主要用于長途傳輸?shù)腄WDM，必然成本過高；同時早期DWDM對MAN等靈活多樣性也難以適應(yīng)。面對這種低成本城域范圍的寬帶需求，CWDM（粗波分復(fù)用）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并很快成為一種實用性的設(shè)備。對光通信來說，其技術(shù)基本成熟，而業(yè)務(wù)需求相對不足。以被譽(yù)為“寬帶接入最終目標(biāo)”的FTTH為例，其實現(xiàn)技術(shù)EPON已經(jīng)完全成熟，但由于普通用戶上網(wǎng)需要的帶寬不高，使FTTH的商用只限于一些試點(diǎn)地區(qū)。但是，在2006年，隨著IPTV等三重播放業(yè)務(wù)開展，運(yùn)營商提供的帶寬已經(jīng)不能滿足用戶對高清晰電視的要求，隨之FTTH的部署也提上了日程。無獨(dú)有偶，ASON對傳輸網(wǎng)絡(luò)控制靈活，可為企業(yè)客戶提供個性化服務(wù)，不少運(yùn)營商為發(fā)展和維系企業(yè)客戶，不惜重金投資建設(shè)ASON。
未來傳輸網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)，是構(gòu)建全光網(wǎng)絡(luò)，即在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)完全實現(xiàn)“光纖傳輸代替銅線傳輸”。骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了全光化，部分網(wǎng)絡(luò)發(fā)展較快的區(qū)域，也實現(xiàn)了部分的接入層的光進(jìn)銅退。
按光源特性，可分為激光通信和非激光通信；按傳輸介質(zhì)，可分為大氣激光通信和光纖通信；按傳輸波段，可分為可見光通信、紅外光通信和紫外光通信。光是一種電磁波，其波長通常在1×103～5×10-3微米范圍內(nèi)。光的頻率高，光通信的頻帶寬，通信容量大，抗電磁干擾能力強(qiáng)。激光通信是利用激光傳輸信息的，激光是一種方向性極強(qiáng)的相干光；非激光通信是利用普通光源（非激光）傳輸信息的，如燈光通信。大氣激光通信不需要鋪設(shè)線路，便于機(jī)動，但易受氣候和外界影響，適用于地面近距離通信和通過衛(wèi)星反射進(jìn)行的全球通信。采用激光器作光源的光纖通信，不受外界干擾，保密性好，使用范圍廣，適用于陸上和越洋的遠(yuǎn)距離大容量的干線數(shù)字通信。采用發(fā)光管作光源的光纖通信屬非激光通信，適用于近距離、中小容量的模擬或數(shù)字通信?？梢姽馔ㄐ攀抢每梢姽猓úㄩL0.76～0.39微米）傳輸信息的。早期的可見光通信采用普通光源，如火光通信、燈光通信、信號彈等。由于普通光源散發(fā)角大，通信距離近，只能作為視距內(nèi)的輔助通信。近代的可見光通信有氦氖激光（紅色）通信和藍(lán)綠激光通信。紅外光通信是利用紅外線（波長1000～0.76微米）傳輸信息的。紫外光通信是利用紫外線（波長0.39～5×10-3微米）傳輸信息的。通常所說的紅外光通信和紫外光通信均為非激光通信。這種通信所用的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格低，但在大氣信道中傳輸時易受氣候影響，適用于沿海島嶼間的輔助通信。紅外光通信還可用作近距離遙控、飛機(jī)內(nèi)廣播和航天飛機(jī)內(nèi)宇航員間的通信等。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非激光通信已部分地被激光通信所代替。利用烽火、燈光傳輸信息的方式是簡易的可見光通信。1880年，美國人A.G.貝爾發(fā)明了光電話。第二次世界大戰(zhàn)期間，光電話曾在軍事上得到應(yīng)用，光源是非相干光源，在大氣中傳輸受氣候影響大，可靠性差，通信距離近，通信質(zhì)量差，從而限制了它的發(fā)展和應(yīng)用。1960年，激光器的問世解決了光通信的光源問題。由于光在大氣信道傳輸時存在的缺點(diǎn)，促使人們轉(zhuǎn)向傳光線路的研究，探索了各種空心式波導(dǎo)管和透鏡式線路，同時也開始了對光纖的研究。1966年，華人科學(xué)家高錕曾預(yù)言光纖損耗可降低到20分貝／千米以下。1970年，美國康寧玻璃公司生產(chǎn)出損耗為20分貝／千米的光纖，使光通信進(jìn)入了以光纖為傳輸介質(zhì)的新階段。隨著半導(dǎo)體激光器壽命的不斷延長和光纖損耗的不斷降低，各種類型的光纖通信系統(tǒng)大量投入使用。光纖通信將朝著長波長、單模、超低損耗、密集波分復(fù)用、超大容量、相干外差檢測、光集成和不用光電變換的全光通信等方向發(fā)展。
歷史
烽火臺
新疆呼圖壁縣境內(nèi)的烽火臺
烽火臺通信，源于奴隸制國家在政治和軍事方面對通信的需要。據(jù)歷史記載，早在三千多年前，中國就有了利用烽火臺通信的方法。關(guān)于烽火通信有個叫“千金買笑”的故事。故事是這樣的，周朝有個周幽王，這是一個非常殘暴而腐敗的君主，他有個愛妃名叫褒姒，長得非常美麗，《東周列國志》中有這樣一段話來形容褒姒：“目秀眉清，唇紅齒白，發(fā)挽烏云，指排削玉，有如花如月之容，傾國傾城之貌。”褒妃雖然很美，但是“從未開顏一笑”。為此，周幽王使出了一個賞格：“誰要能叫娘娘一笑，就賞他一千斤金子”（當(dāng)時把銅叫金子）。于是有人想出了一個點(diǎn)起烽火戲諸侯的辦法，想換取娘娘一笑，一天傍晚，周幽王帶著愛妃褒姒登上城樓，命令四下點(diǎn)起烽火。臨近的諸侯看到了烽火，以為西戎（當(dāng)時西方的一個部族）來犯，便領(lǐng)兵趕到城下救援，但見燈火輝煌，鼓樂喧天。一打聽才知是周幽王為了取樂于娘娘而干的荒唐事兒，各諸侯敢怒不敢言，只好氣憤地收兵回營。褒姒見狀，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真來犯，雖然點(diǎn)起了烽火，卻無援兵趕到。原來各諸侯以為周幽王又是故伎重演。結(jié)果都城被西戎攻下，周幽王也被殺死了，從此西周滅亡了。
仍相傳的“千金買笑”的故事就是從這兒來的。后來，又有人寫了首詩，諷刺“烽火戲諸侯”之事，詩是這樣的：
良夜頤宮奏管簧，無端烽火燭穹蒼。
可憐列國奔馳苦，止博褒妃笑一場！
這個歷史故事不僅生動的描繪了當(dāng)時利用烽火臺通信的情況，同時也告戒后人，通信是非常重要的，不論在什么時候也不論是什么人，都不能拿通信當(dāng)兒戲。
望遠(yuǎn)鏡
17世紀(jì)中葉，人們發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，它使得人們可以看得更遠(yuǎn)了。到1791年，法國人發(fā)明了燈信號，此后“燈語”通信在歐洲風(fēng)靡一時。信號燈、旗語、望遠(yuǎn)鏡等目視光通信的手段仍在使用，但是這一切還是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。不過，這些原始的光通信由于方便、可靠仍在使用，所以還是有必要了解的，讓我們認(rèn)識一下望遠(yuǎn)鏡吧。
反射望遠(yuǎn)鏡
中國最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是2.16米。茫茫宇宙，繁星似沙，但今后10年，人類為天體光譜作的“戶口登記”數(shù)，將超過以往數(shù)百年。因為，人類有了新的“千里眼”———大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，該望遠(yuǎn)鏡于2004年建成，安放在北京興隆縣燕山山脈中興隆觀測站，屆時，將大大提升中國天文學(xué)研究的國際地位，使中國恒星和星系的光譜觀測達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）是國際上視場和口徑最大的天文望遠(yuǎn)鏡，長50米、高30米，視場為5度，口徑達(dá)4米，一次觀測可達(dá)20平方度（整個宇宙空間約有4萬平方度）。通過大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡，在21世紀(jì)前10年，人類就可測出天體光譜100萬個。
折射望遠(yuǎn)鏡
世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡是波多黎各的阿雷西沃無線探測儀，它是我們安放在宇宙間的最大的無線電耳朵。該望遠(yuǎn)鏡上的巨大的反向鏡的直徑為305米。阿雷西沃探測儀被用來搜尋空中的由外星智能生命發(fā)射來的信號，如果你看過電影《黃金眼》（英美合拍，1995）及《接觸》（美國，1997），就一定不會對它陌生。
旗語
雖然人類社會的文明程度和科學(xué)技術(shù)得到了很大的提高，但是簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用，例如紅黃綠交通信號燈，旗語，電燈發(fā)明之后，又有了利用百葉窗和燈光的燈語。讓我們認(rèn)識一下旗語。
旗語產(chǎn)生于西方的大航海時代，艦船之間通過旗語來進(jìn)行聯(lián)絡(luò)；各種信號旗仍然在船舶上懸掛。在F1的賽車場也使用到了旗語，可以說它也是一種目視光通信的手段。如果你能向F-1賽手像是塞納、舒馬赫、威倫紐夫等高手侃侃有關(guān)F1旗語的話題，一定能讓他們刮目相看。
了解F1的旗語吧：
白色旗表示跑道上有緩慢移動的車輛
紅色旗表示比賽已停止
黑色旗表示指定的賽車下次通過修理站時要停車
黑白對角旗表示是非運(yùn)動員行為
黃旗表示有危險
黑白格相間的旗子意思是比賽結(jié)束
藍(lán)旗表示有車手正要超車
黑底黃色圓心旗表示賽車有故障
綠色旗表示全程暢通
不論是烽火臺、望遠(yuǎn)鏡，還是交通紅綠燈、旗語，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個共同點(diǎn)，就是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。也正因為如此，我們才會對它們?nèi)绱说厥煜?，可是這些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強(qiáng)大的光通信，真正強(qiáng)大的光通信應(yīng)該是光纖通信。在這里，應(yīng)該明確，光通信指的是一切運(yùn)用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的媒質(zhì)是什么；而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質(zhì)來傳送信息的通信方式。
盡管人類很早就認(rèn)識到用光可以傳遞信息，比如3000多年前中國就有了用光傳遞遠(yuǎn)距離信息的設(shè)施——烽火臺；但是，其后的很多年中，光通信幾乎沒有什么發(fā)展；后來又有了用燈光閃爍、旗語等傳遞信息的方法；但是這些都是用可見光進(jìn)行的視覺通信，是非常原始的光通信方式，不能稱得上是完全意義上的光通信。
近100年中，人們?nèi)匀粵]有對光通信失去興致，就連大發(fā)明家貝爾（BELL）也嘗試著用光來打電話，這被認(rèn)為是近代光通信的開始。20世紀(jì)60年代后，隨著人們對通信的要求變得越來越強(qiáng)烈，光通信獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。我們所說的光通信已不再是用可見光進(jìn)行的視覺通信，而是采用光波作為載波來傳遞信息的通信方式了?，F(xiàn)代人類已經(jīng)進(jìn)入了信息社會，光通信的魅力也逐步地展現(xiàn)人們的面前。
光電話
光通信的出現(xiàn)比無線電通信還早。波波夫發(fā)送與接收第一封無線電報是在1896年，以發(fā)明電話而著名的貝爾，在1876年發(fā)明了電話之后，就想到利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實驗，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。1881年，貝爾宣讀了題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報導(dǎo)了他的光電話裝置。在貝爾本人看來：在他的所有發(fā)明中，光電話是最偉大的發(fā)明。
貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源，光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當(dāng)人對著話筒講話時，震動片隨著話音震動而使反射光的強(qiáng)弱隨著話音的強(qiáng)弱作相應(yīng)的變化，從而使話音信息“承載”在光波上（這個過程叫調(diào)制）。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經(jīng)過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉(zhuǎn)換成電流（這個過程叫解調(diào)）。電流送到聽筒，就可以聽到從發(fā)送端送過來的聲音了。
利用光在大氣中傳送信息方便簡單，所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、陰天、下霧等情況，就會看不遠(yuǎn)和看不清，這叫做大氣的能見度降低，使信號傳輸受到很大阻礙。此外，太陽光、燈光等普通的可見光源，都不適合作為通信的光源，因為從通信技術(shù)上看，這些光都是帶有“噪聲”的光。也就是說，這些光的頻率不穩(wěn)定、不單一，光的性質(zhì)也很復(fù)雜；一句話，就是光不純。因此，真要用光來通信，必須要解決兩個最根本的問題：一是必須有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒質(zhì)（可不能再用空氣了喲！）；另一個問題是必須要找到高強(qiáng)度的、可靠的光源。在此后的幾十年中，由于這兩項關(guān)鍵技術(shù)沒有得到解決，光通信就一直裹足不前。也正因此，貝爾的光話始終沒有走上實用化的階段。所以我們也沒有用上貝爾的光電話，而只是用了他發(fā)明的電話；但不管怎樣，貝爾真的是一位偉大的發(fā)明家，我們應(yīng)該記住他的名字。
走彎路
1870年，英國物理學(xué)家廷德爾在實驗中觀察到，把光照射到盛水的容器內(nèi)，從出水口向外倒水時，光線也沿著水流傳播，出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，這好象不符合光只能直線傳播的定律。實際上，這時光仍是沿直線傳播，只不過在水流中出現(xiàn)了光反射現(xiàn)象，因而光是以折線方式前進(jìn)的。光也可以“走彎路”。
廷德爾觀察到的現(xiàn)象，直至1955年才得到實際應(yīng)用。當(dāng)時在英國倫敦英國學(xué)院工作的卡帕尼博士，發(fā)明了用極細(xì)的玻璃制做的光導(dǎo)纖維。每根細(xì)如絲的光導(dǎo)纖維是用兩種對光的折射率不同的玻璃制成，一種玻璃形成中央中心束線，另一種包在中心束線外面形成包層。由于兩種玻璃在光學(xué)性質(zhì)上的差別，光線經(jīng)一定角度從光導(dǎo)纖維的一端射入后，不會從纖維壁逸出，而是沿兩層玻璃的界面連續(xù)反射前進(jìn)，從另一端射出。最初，這種光導(dǎo)纖維只是應(yīng)用在醫(yī)學(xué)上，用光纖束組成內(nèi)窺鏡，可以觀察人體腸胃內(nèi)的疾病，協(xié)助醫(yī)生及時作出確切的判斷。
發(fā)展
國內(nèi)情況
在70年代國外的低損耗光纖獲得突破以后，中國從1974年開始了低損耗光纖和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低損耗光纖和室溫下可連續(xù)發(fā)光的半導(dǎo)體激光器。1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗系統(tǒng)，這比世界上第一次現(xiàn)場試驗只晚兩年多。這些成果成為中國光通信研究的良好開端，并使中國成為當(dāng)時少有的幾個擁有光纜通信系統(tǒng)試驗段的幾個國家之一。到80年代末，中國的光纖通信的關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。
從1991年起，中國已不再建長途電纜通信系統(tǒng)，而大力發(fā)展光纖通信。在“八五”期間，建成了含22條光纜干線、總長達(dá)33000公里的“八橫八縱”大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)。1999年1月，中國第一條最高傳輸速率的國家一級干線（濟(jì)南——青島）8×2.5Gb/s密集波分復(fù)用（DWDM）系統(tǒng)建成，使一對光纖的通信容量又?jǐn)U大了8倍。
我國十分重視光通信器件的研發(fā)，通過國家技術(shù)發(fā)展計劃安排專題，組織技術(shù)攻關(guān)，跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)等措施的實施，極大地推動了光通信器件的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。隨著光器件產(chǎn)業(yè)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，光通信行業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)一步加快，中國已成為全球光電元器件的重要生產(chǎn)銷售基地。
光通信器件是構(gòu)建光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，高速光傳輸設(shè)備、長距離光傳輸設(shè)備和智能光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、升級以及推廣應(yīng)用，都取決于光通信器件技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新?lián)Q代的支持。因此，通信技術(shù)的更新與升級將促使光通信器件不斷發(fā)展進(jìn)步。
2010年中國生產(chǎn)制造的器件已占全球25%以上市場份額；我國光器件市場規(guī)模在全球市場中的份額也已從2008年的17%增加到2010年的26%左右，市場規(guī)模達(dá)到93億人民幣，同比增長率更是高達(dá)30%。
光電子器件行業(yè)廠商數(shù)量相對較多，全球生產(chǎn)光電子器件的廠商250余家，行業(yè)整體來看還屬于一個完全競爭的市場。隨著中小企業(yè)的退出和行業(yè)收購兼并的進(jìn)行，行業(yè)的市場集中度呈上升趨勢，行業(yè)的競爭激烈程度趨緩。而國內(nèi)企業(yè)不僅要直面國內(nèi)本土企業(yè)的競爭，還要承受來自國外企業(yè)的競爭壓力，整體競爭較為激烈。
現(xiàn)狀
隨著寬帶中國戰(zhàn)略進(jìn)程的推進(jìn)，國內(nèi)三大電信運(yùn)營商加快光網(wǎng)城市建設(shè)的步伐，我國光通信產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢。
我國在光纖光纜方面，得益于三網(wǎng)融合和寬帶政策對光纖的大量需求，2012年市場對光纖的需求迅速增加，使得光纖業(yè)基本面出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。行業(yè)總體供需呈弱勢均衡、總體偏緊的態(tài)勢，從而為光纖價格提供了較強(qiáng)支撐，為行業(yè)盈利改善提供了基本保障。同時，行業(yè)內(nèi)主要廠商均在2012年實現(xiàn)較大規(guī)模光纖預(yù)制棒自產(chǎn)產(chǎn)能，使得此部分光纖企業(yè)盈利能力得到較大改善。
在光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備方面，三網(wǎng)融合形勢下的FTTH、NGB與雙向改造等熱潮，將在未來長時間內(nèi)釋放大量光通信設(shè)備需求。三網(wǎng)融合將刺激廣電及電信運(yùn)營商對光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的投入，國內(nèi)PON設(shè)備、ODN市場需求增大，PTN、OTN網(wǎng)絡(luò)升級也會帶動相應(yīng)設(shè)備需求的上升。
在光器件光模塊方面，隨著市場的持續(xù)升溫，光器件產(chǎn)業(yè)投資不斷擴(kuò)大，國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批光器件企業(yè)。國家對光通信產(chǎn)業(yè)加大扶持，企業(yè)投入研發(fā)比重上升，這無疑是有利于產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的。在三網(wǎng)融合的大前提下，光器件投資成本占比不斷上升，業(yè)內(nèi)分析預(yù)計，未來隨著光電子器件集成化和智能化的進(jìn)一步提高，光電子器件占光傳輸設(shè)備成本的比例將達(dá)到30%以上。
光通信設(shè)備被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄
為貫徹落實《國務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，更好地指導(dǎo)各部門、各地區(qū)開展培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)工作，發(fā)展改革委會同相關(guān)部門組織編制了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》。目錄涉及戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)7個行業(yè)、24個重點(diǎn)發(fā)展方向下的125個子方向，共3100余項細(xì)分的產(chǎn)品和服務(wù)。細(xì)分的產(chǎn)品和服務(wù)中包括950項新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)，其中包含了下一代信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)中的光通信設(shè)備。
光通信設(shè)備，包括光纖，FTTx用G.657光纖、寬帶長途高速大容量光纖傳輸用G.656光纖、光子晶體光纖、摻稀土光纖（包括摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖等）、激光能量傳輸光纖，以及具有一些特殊性能的新型光纖，包括塑料光纖、聚合物光纖等。
光傳輸設(shè)備，線路速率達(dá)到40Gbit/s、100Gbit/s的超大容量（1.6Tb/s及以上）密集波分復(fù)用（DWDM）設(shè)備，可重構(gòu)光分差復(fù)用設(shè)備（ROADM）及波分復(fù)用系統(tǒng)用光交叉互連（OXC）設(shè)備，大容量高速率OTN光傳送網(wǎng)設(shè)備以及分組化增強(qiáng)型OTN設(shè)備、PTN分組傳送網(wǎng)設(shè)備、MSTP/MSAP多業(yè)務(wù)傳輸和接入設(shè)備，高速光器件（有源和無源）。
激光器
1960年7月8日，美國科學(xué)家梅曼發(fā)明了世界上首臺激光器——紅寶石激光器，從此人們便可獲得性質(zhì)和電磁波相似而頻率穩(wěn)定的光源。研究現(xiàn)代化光通信的時代也從此開始。激光器的英文簡稱叫LASER，意思是“受激發(fā)射的光放大”。這種激光器產(chǎn)生的光與普通的燈光不一樣，它是受物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)本質(zhì)決定的光，頻率穩(wěn)定，約為100太赫。這種光的頻率比已經(jīng)廣泛應(yīng)用的微波（頻率約為10兆赫）的頻率高1萬倍。因此，用這種光來傳送信息從理論上來說，通信的容量可以比微波通信的容量也大1萬倍！因此，激光器的發(fā)明對光通信的研究工作產(chǎn)生了重大的影響。但是最初發(fā)明的激光器在室溫下不能連續(xù)工作，因此，還不可能在通信中獲得實際應(yīng)用。
光纖
人類從未放棄過對理想光傳輸介質(zhì)的尋找，經(jīng)過不懈的努力，人們發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫做光學(xué)纖維，簡稱“光纖”。人們用它制造了在醫(yī)療上用的內(nèi)窺鏡，例如做成胃鏡，可以觀察到距離一米左右的體內(nèi)情況。但是它的衰減損耗很大，只能傳送很短的距離。光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來衡量的。直到20世紀(jì)60年代，最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上。每公里1000分貝的損耗是什么概念呢？每公里10分貝損耗就是輸入的信號傳送1公里后只剩下了十分之一，20分貝就表示只剩下百分之一，30分貝是指只剩千分之一……1000分貝的含意就是只剩下億百分之一，是無論如何也不可能用于通信的。因此，當(dāng)時有很多科學(xué)家和發(fā)明家認(rèn)為用玻璃纖維通信希望渺茫，失去了信心，放棄了光纖通信的研究。
激光器和光纖的發(fā)明，使人們看到了光通信的曙光。而要實現(xiàn)光纖通信，還需要在激光器和光纖的性能上有重大的突破。但是在這兩方面的突破遇到了許多困難，尤其是光纖的損耗要達(dá)到可用于通信的要求，從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能，以致很多科學(xué)家對實現(xiàn)光纖通信失去了信心。就在這種情況下，出生于上海的英藉華人高錕（K.C.Kao）博士，通過在英國標(biāo)準(zhǔn)電信實驗室所作的大量研究的基礎(chǔ)上，對光波通信作出了一個大膽的設(shè)想。他認(rèn)為，既然電可以沿著金屬導(dǎo)線傳輸，光也應(yīng)該可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸。1966年7月，高錕就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝/公里，從而有可能用于通信。這篇論文使許多國家的科學(xué)家受到鼓舞，加強(qiáng)了為實現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。
世界上第一根低損耗的石英光纖――1970年，美國康寧玻璃公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖。這是什么概念呢？用它和玻璃的透明程度比較，光透過玻璃功率損耗一半（相當(dāng)于3分貝）的長度分別是：普通玻璃為幾厘米、高級光學(xué)玻璃最多也只有幾米，而通過每千米損耗為20分貝的光纖的長度可達(dá)150米。這就是說，光纖的透明程度已經(jīng)比玻璃高出了幾百倍！在當(dāng)時，制成損耗如此之低的光纖可以說是驚人之舉，這標(biāo)志著光纖用于通信有了現(xiàn)實的可能性。
光纖之路――舍我其誰
1970年激光器和低損耗光纖這兩項關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，使光纖通信開始從理想變成可能，這立即引起了各國電信科技人員的重視，他們競相進(jìn)行研究和實驗。1974年美國貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法――CVD法（汽相沉積法），使光纖損耗降低到1分貝/公里；1977年，貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研制成功壽命達(dá)100萬小時（實用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器，從而有了真正實用的激光器。1977年，世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s。
進(jìn)入實用階段以后，光纖通信的應(yīng)用發(fā)展極為迅速，應(yīng)用的光纖通信系統(tǒng)已經(jīng)多次更新?lián)Q代。70年代的光纖通信系統(tǒng)主要是用多模光纖，應(yīng)用光纖的短波長(850納米）波段，（1納米=1000兆分之一米，即米）。80年代以后逐漸改用長波長（1310納米），光纖逐漸采用單模光纖，到90年代初，通信容量擴(kuò)大了50倍，達(dá)到2.5Gb/s。進(jìn)入90年代以后，傳輸波長又從1310納米轉(zhuǎn)向更長的1550納米波長，并且開始使用光纖放大器、波分復(fù)用（WDM）技術(shù)等新技術(shù)。通信容量和中繼距離繼續(xù)成倍增長。廣泛地應(yīng)用于市內(nèi)電話中繼和長途通信干線，成為通信線路的骨干。
地位
幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度示意圖
系統(tǒng)
最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學(xué)信道和光接收機(jī)組成。其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)經(jīng)過信源編碼所得到的信號；光發(fā)送機(jī)和調(diào)制器則負(fù)責(zé)將信號轉(zhuǎn)變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘枺群笥眠^的光波窗口有0.85μm、1.31μm和1.55μm。光學(xué)信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等；而光學(xué)接收機(jī)則接收光信號，并從中提取信息，然后轉(zhuǎn)變成電信號，最后得到對應(yīng)的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。下面是光通信系統(tǒng)圖。
光纖定律
摩爾定律
早在1964年，英特爾公司創(chuàng)始人戈登·摩爾(Gordon Moore）在一篇很短的論文里斷言：每18個月，集成電路的性能將提高一倍，而其價格將降低一半。這就是著名的摩爾定律。由此，微處理器的速度會每18個月翻一番。這就意味著每5年它的速度會快10倍，每10年會快100倍。同等價位的微處理器會越變越快，同等速度的微處理器會越變越便宜。可以想見，在未來，世界各地的人不但都可以通過自己的計算機(jī)上網(wǎng)，而且還可以通過他們的電視、電話、電子書和電子錢包上網(wǎng)。作為迄今為止半導(dǎo)體發(fā)展史上意義最深遠(yuǎn)的定律，摩爾定律被集成電路近40年的發(fā)展歷史準(zhǔn)確無誤地驗證著。
吉爾德定律
喬治·吉爾德曾預(yù)測，在未來25年，主干網(wǎng)的帶寬將每6個月增加一倍。其增長速度超過摩爾定律預(yù)測的CPU增長速度的3倍。幾乎所有知名的電訊公司都在樂此不疲地鋪設(shè)纜線。當(dāng)帶寬變得足夠充裕時，上網(wǎng)的代價也會下降。在美國，已經(jīng)有很多的ISP向用戶提供免費(fèi)上網(wǎng)的服務(wù)。
麥特卡爾夫定律
以太網(wǎng)的發(fā)明人鮑勃·麥特卡爾夫告訴我們：網(wǎng)絡(luò)價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比。如果將機(jī)器聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)上，每一個人可以看到所有其他人的內(nèi)容，100人每人能看到100人的內(nèi)容，所以效率是10000。10000人的效率就是100000000。
幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度示意圖
聯(lián)合國“1999世界電信論壇會議”副主席約翰·羅斯(John Roth）在10日論壇開幕演說時提出“新摩爾定律”――光纖定律，互聯(lián)網(wǎng)帶寬每9個月會增加一倍的容量，但成本降低一半，比晶片變革速度的每18個月還快。
摩爾定律（Moore's Law）用來形容半導(dǎo)體科技的快速變革，平均每18個月，晶片的容量會成長一倍，成本卻減少一半；“光纖定律”（OpticalLaw）則用來形容網(wǎng)絡(luò)科技。左面是幾種關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展速度示意圖。
事跡
――1880年，美國電話發(fā)明家貝爾就已經(jīng)研究并成功地發(fā)送與接收了光電話。1881年，貝爾宣讀了一篇題為《關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制》的論文，報導(dǎo)了他的光電話裝置。
――1930年至1932年間，日本在東京的日本電報公司與每日新聞社之間實現(xiàn)了3.6公里的光通信，但在大霧大雨天氣里效果很差。第二次世界大戰(zhàn)期間，光電話發(fā)展成為紅外線電話，因為紅外線肉眼看不見，更有利于保密。
――1854年，英國的廷德爾在英國皇家學(xué)會的一次演講中指出，光線能夠沿盛水的彎曲管道進(jìn)行反射而傳輸，并用實驗證實了這個想法。
――1951年，荷蘭和英國開始進(jìn)行柔軟纖維鏡的研制。
――1960年7月世界上第一臺紅寶石激光器出現(xiàn)了。1961年9月由中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所研制成功中國第一臺紅寶石激光器。
――20世紀(jì)60年代，有的實驗室用氦——氖氣體激光器做了傳送電視信號和20路電話的實驗。也有的公司制成了語言信道試驗性通信系統(tǒng)，最大傳輸距離為600米。到80年代初激光通信已進(jìn)入應(yīng)用發(fā)展階段。
――1968年，日本兩家公司聯(lián)合宣布研制成了一種新型無套層光纖，它能聚集和成像，稱作聚焦纖維。同期，美國宣布制成液體纖維，它是利用石英毛細(xì)管充以高透明液構(gòu)成的。這兩種光纖的光耗損很難降低，所以實用價值不大。
――1970年美國康寧公司用高純石英生產(chǎn)出世界上第一根耗損率為每公里20分貝的套層光纖，開創(chuàng)了光纖通信的新篇章，使通信光纖研究躍進(jìn)了一大步。一根光纖可以傳輸150萬路電話和2萬套電視。
――1976年日本在大孤附近的奈良縣開始籌建世界上第一個完全用光纜實現(xiàn)光通信的實驗區(qū)，到1978年7月已擁有300個用戶。（實際上光通信系統(tǒng)使用的不是單根光導(dǎo)纖維，而是由許多光纖維聚集在一起組成的光纜。一根直徑為1厘米的光纜，里面有近百根光導(dǎo)纖維。光纜和電纜一樣可以架在空中，埋入地下，也可以鋪設(shè)在海底，它的出現(xiàn)使激光通信進(jìn)入實際應(yīng)用階段。）
啟示
人類的想象力和創(chuàng)造力是無窮的，當(dāng)人們經(jīng)過艱苦的探索，掌握了光纖通信的奧秘，把地球用一束束的玻璃絲牢牢地裹起來以后，人們又把目標(biāo)盯在了地球之外的宇宙空間，這就是宇宙激光通信。由于宇宙空間沒有大氣或塵埃，激光在那里傳輸時比在大氣中的衰減小得多，因而激光用于宇宙通信既優(yōu)越又經(jīng)濟(jì)，這受到各國的普遍重視，已經(jīng)有大量的科學(xué)家投身到了這個研究的領(lǐng)域。
當(dāng)我們冷靜地回顧一下光通信的發(fā)展歷史時，不難發(fā)現(xiàn)，人們使用過的光通信的傳輸媒質(zhì)有大氣、水、液體纖維導(dǎo)管、玻璃纖維、光纜，甚至還在嘗試使用外層空間；用于光通信的波長范圍從紅外線、可見光到高頻射線。人類孜孜不倦的嘗試和豐富的想象力啟發(fā)我們：我們總可以找到比以前更好的傳輸媒質(zhì)！我們也可以充分利用電磁波廣闊的頻譜！
應(yīng)該認(rèn)識到，人類的發(fā)明和創(chuàng)造通常是建立在對前人認(rèn)識成果的改造和創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上的，盡管當(dāng)前光通信傳輸領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的是光纖，但是這并不意味著其它方式被淘汰了，只要展開自己想象的翅膀，我們依然能夠找到更好的傳輸媒質(zhì)，當(dāng)然我們也可以考慮將以前嘗試過的傳輸媒質(zhì)進(jìn)行新的加工，從而獲得比光纖更優(yōu)越的傳輸性能。比如人類正在探索的宇宙光通信，它的身上不也閃爍著BELL光電話的靈感之光嗎？
全光網(wǎng)絡(luò)
傳輸網(wǎng)絡(luò)的最終目標(biāo)是構(gòu)建全光網(wǎng)絡(luò)，在接入網(wǎng)、城域網(wǎng)、骨干網(wǎng)完全實現(xiàn)“光纖傳輸代替銅線傳輸”。
骨干網(wǎng)是對速度、距離和容量要求最高的一部分網(wǎng)絡(luò)，將ASON技術(shù)應(yīng)用于骨干網(wǎng)，是實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)智能化的重要一步，其基本思想是在過去的光傳輸網(wǎng)絡(luò)上引入智能控制平面，從而實現(xiàn)對資源的按需分配。DWDM也將在骨干網(wǎng)中一顯身手，未來有可能完全取代SDH，從而實現(xiàn)IPOVERDWDM。
城域網(wǎng)將會成為運(yùn)營商提供帶寬和業(yè)務(wù)和瓶頸，同時，城域網(wǎng)也將成為最大的市場機(jī)遇?；赟DH的MSTP技術(shù)成熟、兼容性好，特別是采用了RPR、GFP、LCAS和MPLS等新標(biāo)準(zhǔn)之后，已經(jīng)可以靈活有效地支持各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
技術(shù)
基于上述全光網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架有很多核心技術(shù)，它們將引導(dǎo)光通信的未來發(fā)展。下面著重介紹ASON、FTTH、DWM、RPR這四項最重要的技術(shù)。
ASON
無論從國內(nèi)研發(fā)進(jìn)展、試商用情況，還是從國外的發(fā)展經(jīng)驗來看，國內(nèi)運(yùn)營商在傳送網(wǎng)中大規(guī)模引入ASON技術(shù)將是必然的趨勢。ASON(AutomaticallySwitchedOpticalNetwork，智能光網(wǎng)絡(luò)）是一種光傳送網(wǎng)技術(shù)。產(chǎn)品和市場狀況表明，ASON技術(shù)已經(jīng)達(dá)到可商用的成熟程度，隨著3G、NGN的大規(guī)模部署，業(yè)務(wù)需求將進(jìn)一步帶動傳送網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，預(yù)計2007年ASON將得到更加廣泛的商用。
2006年各大主要設(shè)備提供商華為、中興、烽火、Lucent等已經(jīng)推出了其可商用的ASON產(chǎn)品。中國電信、中國網(wǎng)通、中國移動、中國聯(lián)通和中國鐵通陸續(xù)開展了ASON的應(yīng)用測試和小規(guī)模商用。
ASON在國外成功商用的經(jīng)驗表明，ASON將在骨干傳送網(wǎng)發(fā)揮不可替代的作用。例如，AT&T的140個節(jié)點(diǎn)覆蓋美國的骨干傳送網(wǎng)；BT組建21CN網(wǎng)，已建40個ASON節(jié)點(diǎn)；Vodafone的131個節(jié)點(diǎn)覆蓋英國的ASON骨干傳送網(wǎng)，等等。
然而，ASON在路由、自動發(fā)現(xiàn)、ENNI接口等幾方面的標(biāo)準(zhǔn)化工作還不完善，這成為制約ASON技術(shù)發(fā)展和商用的重要因素。未來中國將參與更多的ASON標(biāo)準(zhǔn)化工作，同時，ASON的標(biāo)準(zhǔn)化，尤其是其中ENNI的標(biāo)準(zhǔn)化，將取得突破性進(jìn)展。
FTTH
FTTH(Fiber To The Home，光纖到戶）是下一代寬帶接入的最終目標(biāo)。實現(xiàn)FTTH的技術(shù)中，EPON(Ethernet Passive Optical Networks)將成為未來中國的主流技術(shù)，而GPON（Gigabit-capable passive optical networks）最具發(fā)展?jié)摿Α?/span>
EPON采用Ethernet封裝方式，所以非常適于承載IP業(yè)務(wù)，符合IP網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的趨勢。國家已經(jīng)將EPON作為“863”計劃重大項目，并在商業(yè)化運(yùn)作中取得了主動權(quán)。
GPON比EPON更注重對多業(yè)務(wù)的支持能力，因此更適合未來融合網(wǎng)絡(luò)和融合業(yè)務(wù)的發(fā)展。但是它還不夠成熟并且價格偏高，還無法在中國大規(guī)模推廣。
中國的FTTH還處于市場啟動階段，離大規(guī)模的商業(yè)部署還有一段距離。在未來的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中，運(yùn)營商對本地網(wǎng)“最后一公里”的壟斷是制約FTTH發(fā)展的重要因素，采取“用戶駐地網(wǎng)運(yùn)營商與房地產(chǎn)開發(fā)商合作實施”的形式，更有利于FTTH產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。從日本、美國、歐洲和韓國等國家的FTTH發(fā)展經(jīng)驗來看，F(xiàn)TTH的核心推動力在于網(wǎng)絡(luò)所提供的豐富內(nèi)容，而政府對應(yīng)用和內(nèi)容的監(jiān)控和管理政策也會制約FTTH的發(fā)展。
WDM
WDM突破了傳統(tǒng)SDH網(wǎng)絡(luò)容量的極限，將成為未來光網(wǎng)絡(luò)的核心傳輸技術(shù)。
按照通道間隔的不同，WDM(WavelengthDivisionMultiplexing，波分復(fù)用）可以分為DWDM（密集波分復(fù)用）和CWDM(稀疏波分復(fù)用）這兩種技術(shù)。DWDM是當(dāng)今光纖傳輸領(lǐng)域的首選技術(shù)，但CWDM也有其用武之地。
2006年，烽火、華為等設(shè)備廠商都推出了自己的DWDM系統(tǒng)，國內(nèi)運(yùn)營商也開展了相關(guān)的測試和小規(guī)模商用。未來DWDM將在對傳輸速率要求苛刻的網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮不可替代的作用，如利用DWDM來建設(shè)骨干網(wǎng)等。
相對于DWDM，CWDM具有成本低、功耗低、尺寸小、對光纖要求低等優(yōu)點(diǎn)。未來幾年，電信運(yùn)營商將會嚴(yán)格控制網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，這時CWDM技術(shù)就有了自己的生存空間，它適合快速、低成本多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，如應(yīng)用于城域和本地接入網(wǎng)、中小城市的城域核心網(wǎng)等。
RPR
彈性分組環(huán)（ResilientPacketRing，RPR）將成為未來重要的光城域網(wǎng)技術(shù)。許多國內(nèi)外傳輸設(shè)備廠商都開發(fā)了內(nèi)嵌RPR功能的MSTP設(shè)備，RPR技術(shù)得到了大量芯片制造商、設(shè)備制造商和運(yùn)營商的支持和參與。
在標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE802.17的RPR標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被整個業(yè)界認(rèn)可，而國內(nèi)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作還在進(jìn)行中。未來RPR將主要應(yīng)用于城域網(wǎng)骨干和接入方面，同時也可以在分散的政務(wù)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和校園網(wǎng)中應(yīng)用，還可應(yīng)用于IDC和ISP之中。
優(yōu)點(diǎn)
光纖通信之所以受到人們的極大重視，這是因為和其它通信手段相比，具有無以倫比的優(yōu)越性。
1.通信容量大
從理論上講，一根僅有頭發(fā)絲粗細(xì)的光纖可以同時傳輸1000億個話路。雖然未達(dá)到如此高的傳輸容量，但用一根光纖同時傳輸24萬個話路的試驗已經(jīng)取得成功，它比傳統(tǒng)的明線、同軸電纜、微波等要高出幾十乃至上千倍以上。一根光纖的傳輸容量如此巨大，而一根光纜中可以包括幾十根甚至上千根光纖，如果再加上波分復(fù)用技術(shù)把一根光纖當(dāng)作幾根、幾十根光纖使用，其通信容量之大就更加驚人了。
2.中繼距離長
由于光纖具有極低的衰耗系數(shù)（商用化石英光纖已達(dá)0.19dB/km以下），若配以適當(dāng)?shù)墓獍l(fā)送與光接收設(shè)備，可使其中繼距離達(dá)數(shù)百公里以上。這是傳統(tǒng)的電纜（1.5km）、微波（50km）等根本無法與之相比擬的。因此光纖通信特別適用于長途一、二級干線通信。據(jù)報導(dǎo)，用一根光纖同時傳輸24萬個話路、100公里無中繼的試驗已經(jīng)取得成功。此外，已在進(jìn)行的光孤子通信試驗，已達(dá)到傳輸120萬個話路、6000公里無中繼的水平。因此，在不久的將來實現(xiàn)全球無中繼的光纖通信是完全可能的。
3.保密性能好
光波在光纖中傳輸時只在其芯區(qū)進(jìn)行，基本上沒有光“泄露”出去，因此其保密性能較好。
4.適應(yīng)能力強(qiáng)
5.體積小，重量輕
便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)便于施工維護(hù)。光纜的敷設(shè)方式方便靈活，既可以直埋、管道敷設(shè)，又可以水底和架空。
6.原材料來源豐富潛在價格低廉
缺點(diǎn)
我們知道，任何一件事物都不會是十全十美的。
1.質(zhì)地脆，機(jī)械強(qiáng)度差。
2.光纖的切斷和接續(xù)需要一定的工具、設(shè)備和技術(shù)。
3.分路、耦合不靈活。
4.光纖光纜的彎曲半徑不能過?。?20cm）。
5.有供電困難問題。
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尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒寫！
作者
