光网络技术演进和发展 -- 毛谦

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1、光网络技术的演进和发展武汉邮电科学研究院毛谦2013/8/311内容提要概述光通信的起源和演进光通信的现状光通信的发展趋势22概述Ø2012年全球光纤用量约2.36亿芯公里，光纤累计用量已超过18亿芯公里；Ø2012年我国光纤用量约1.16亿芯公里，已敷设光缆长度达1481万公里（目前已达1596万公里），已敷设光纤超过6亿芯公里；Ø明线和电缆已经全部停用，微波线路仅有20万公里，还有少量卫星线路；Ø2012年全球宽带用户数超过6.48亿，其中FTTx用户为1.28亿户；Ø2012年我国宽带用户数为1.8亿，其中光纤宽带用户约1948万户（2013年6月底达到

2、达到2969.2万户），光纤接入覆盖9400万户；Ø全球移动用户已超过60亿户（其中LTE用户5100万，2013年可达2亿），我国移动用户达11.3亿户，移动互联网用户达8.03亿户；Ø所有这些的基础都是光通信；Ø全球信息量的95%以上都是通过光通信传送的。33烽火狼烟——最早的光通信烽火戏诸侯——公元前780年西周幽王点骊4山烽火博褒姒一笑4灯塔——航海者之光早在公元前280年以前，就出现了灯塔，以引导船舶航行或指示危险区55旗语——可视的语言1684年英国人罗伯特·虎克（RobertHooke）利用悬挂数种明显的符号来通讯旗语可打出字母和数字，通过编码规

3、范，例如中文电码，就可以传达更复杂的讯息。66信号灯——看得见的安全卫士1918，美国1868年，英国伦敦议会大厦广场出现了由德尔哈特设计的，第一架由红绿两种颜色组成的煤气交通信号灯。77消息树——鬼子来了在抗日战争年代消息树一旦倒下，就告诉父老乡亲鬼子来了88地面标志——指引跳伞或空投跳伞最早出现在1617年的意大利，地面标志用于降落或空投时的定位。孔明灯、信号火箭、信号弹、灯语等都是用光通过大气传递信息的示例。99光电话——现代光通信的雏形Ø1880年，贝尔利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到

4、了213米。1881年，贝尔宣读了一篇题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。Ø贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载”在光波上。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。1010大气光通信1930年至1932年间，日本在东京的日本电报公司与每日新闻社之间实现了3.6公里的光通信但光

5、在大气中的传送要受到气象条件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、阴天、下雾等情况，就会使信号传输受到很大阻碍。现代的FSO技术发展很快，为星星、星地等之间的光通信创造了条件G.640(03/06)Co-loca-tionlongitudinallycompa-tibleinterfacesforfreespaceopticalsystems1111现代光通信——光纤通信1212光纤之父-高锟博士12月10日，在瑞典首都斯德哥尔摩举行的2009年诺贝尔奖颁奖仪式上，瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫向华裔科学家高锟(左)颁奖。高锟和两名美国科学家威拉德·博伊尔、乔治·史

6、密斯荣获2009年诺贝尔物理学奖。1313现代光通信的5个10年（1960~2010）Ø初期奠定基础（激光器、光纤）（1960s）Ø早期R&D现场试验和商用化（短波长、多模）（1970s）Ø单模和长波长系统（1980s）ØOA/WDM传输和网络（1990s）Ø超大容量（数Tb/s）技术、系统和网络（2000s）1414第一个十年——1960sØ1960年，美国人梅曼（Maiman）发明了第一台红宝石激光器，给光通信带来了新的希望。激光器的发明和应用，使沉睡了80年的光通信进入一个崭新的阶段。Ø1966年，英籍华裔学者高锟（C.K.Kao）和霍克哈姆（C.A.H

7、ockham）发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利用光纤（OpticalFiber）进行信息传输的可能性和技术途径，奠定了现代光通信——光纤通信的基础。通过“原材料的提纯制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤”这一发展方向。1515第二个十年——1970sØ1970低损耗（20-dB/km）光纤（Corning）Ø1970-71AlGaAs双异质结激光器和高辐射发光管LEDs（AT&T/BL）Ø1973-74首个O/E再生器（AT&T/BL;6.3-,45-and273-Mb/s）Ø1975第一个现场试验系统（AT&T/BL;Atlanta;45-Mb/s

8、）Ø1976低损耗、掺锗多模光纤（NT