1、1 光网络技术的演进和发展 武汉邮电科学研究院 毛谦 2013/8/312 2 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3 3 概 述 2012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； 2012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； 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； 2012年全球宽带用户数超过 6.48亿，其中 FTTx用户为 1.28亿户； 2012年我国宽带用户数为 1.8亿，其中光纤宽带用户约 1948
2、万户（ 2013年 6月底达到达到 2969.2万户），光纤接入覆盖 9400万户； 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； 所有这些的基础都是光通信； 全球信息量的 95%以上都是通过光通信传送的 。4 4 烽火狼烟 最早 的光通信 烽火戏诸侯 公 元 前 780年 西周幽王点骊山烽火博褒姒一笑5 5 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6 6 旗语 可 视 的 语言 1684年英国人罗伯特 虎克 （ Robert Hooke）
3、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 编码规范，例如中文电码，就 可以传达更复杂的讯息。7 7 信 号灯 看得见 的 安 全卫 士 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。 1918，美国8 8 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 消 息 树 鬼子来了9 9 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。 地面标志 指引跳伞或空投 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。10 10 光电 话 现
4、代 光通信的 雏形 1880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。 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
5、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。11 11 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 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)
6、Co-loca- tionlongitudinally compa- tibleinterfaces for free space optical systems12 12 现 代 光通信 光纤通信13 13 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、乔治史密 斯 荣获 2009年 诺贝尔物理 学奖 。 光纤 之 父 -高锟 博士 光纤 之 父 -高锟 博士14 14 初期奠定基础 （ 激 光 器、 光 纤 ）（ 1960s） 早 期 R
7、6.3-, 45-and 273-Mb/s） 1975 第一个 现 场试验系统 （ AT Atlanta; 45-Mb/s） 1976 低损耗、掺锗多模 光 纤 （ NTT; 0.5 dB/km at = 1.3 and 1.5 m） 1977 中国 第一根多模 光 纤 （ WRI； 300dB/km） 1978 中国 第一个 光通信 实验系统 （ WRI； 8Mb/s, 0.8 m） 1979 第一个商 用 市内系统 （ AT MM, 45-Mb/s, 0.8- m） 1979 超低损耗单模 光 纤 （ NTT; 0.2-dB/km at = 1.55 m）17 17 1970年， 康宁科
8、学 家罗伯 特 莫勒 博士 、 唐纳 德 凯 克 博 士 和 皮 特 舒 尔 茨 博士 (Drs. Robert D. Maurer, Donald B. Keck, and Peter C. Schultz) 发明 了 世 界 上 第一 根低损耗 光纤， 虽 然当 时 的 衰减 为 20dB/km ， 但 此后 光纤的技术发展 及 商业化 ， 使 电信 及 信息技术 行 业 发 生 了 革命 性 的 变化 ， 使 世界 发 生 了 变化 。 世界 第一 根 光纤 诞生 1970 世界 第一 根 光纤 诞生 197018 18 我国 第一 根 通信光纤 诞生 我国 第一 根 通信光纤 诞生 1
9、977年 初 ， WRI拉 制 出第一 根短 波长（ 0,85微 米 ） 阶 跃型 石 英 光纤（长 17米 ， 衰耗 300dB/Km） 。 1977年 10月， 拉 出了 衰耗 为 80 dB/Km、 长度达 400米 的光纤 。 到年底， 拉 出 的光纤 衰耗 达到 20 dB/Km， 最 长达到 960米 。19 19 第 三 个十 年 1980s 第 三 个十 年 1980s 1980s光纤的长波长 1550nm打开 应 用 1982 中国 第一 个 光纤通信 实 用 化系统 “ 八二工程 ”（ WRI， 8Mb/s， MM13.2km） 1987 第一 个 EDFA演 示 （ So
10、uth ampton, AT 280-Mb/s,1310nm） 1988 中国 第一 个 长 途 光纤通信 工程开 通（ 武汉 -荆州 -沙市 ， 34Mb/s， MM， 248km） 1988 提 出 OA/WDM 传 输 体 制 的 建 议 （ AT或 者同 时 传 输 1000亿 路 高 清 3D电 视节 目 ;1秒钟 传 输 10 万部 大 英 百 科 全 书 . 信道无差错传输信息的最 大信息速率为信道容量 C。假 设连续信道的加性高斯白噪声 功率为（ W），信道的带宽为 （ Hz），信号功率为（ W）， 则该信道的信道容量 C为： 由于噪声功率与信道带宽 有关，故若噪声单边功率谱密 度为 n 0 （ W/Hz），即噪声功率 N=n 0 B。因此，山农定理的另 一种形式为： 目前单芯最高达到 11b/s/Hz， 多芯达到 30.5b/s/Hz，进一 步提高有很大挑战性33 33 软 件 定 义 光传 输 网 SDON/SDTN 集 中 控 制 ， 统 一 硬 件 ， 开 放 接 口 ， 便 于 互通 ， 充分 利 用 资 源 ，提 高创新能 力 ，提 供灵活 服 务 。34 谢谢！
