中国光纤通信的发展历程及趋向.pdf

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1、年月第卷第期电 信科学邻名找中国光纤通信的发展历程及趋向钱宗妞邮电部科技司北京摘要本文介绍了我国光纤通信技术的发展历程与现在的应用情况。最后指出了我 国光纤通信的发展趋向。关键词光纤通信发展过程现状趋势引言近 几年来,我国通信随着“改革开放”的进 程已进入高速发展的阶段,光纤通信是现代化通信网的基础平台,研究国际光纤通信的发展动态,回顾 总结我国的发展历程,进一步研究我国光纤通信的发展战略,展望未来的发展趋向具有重要 的意义。中国光纤通信技术的发展研究开发的历程我 国光纤通信技术的发展已经历 了三 个阶段。即初始期 初步研究开发期 研究开发成熟期。现正进入推广和深入发展期。初始期一年我国开 展

2、光纤通信的研究工作起步较早。在年代初,中国科学院、高教系统、电子部、邮电部等单位已紧跟 国际步伐,积极开展 了光纤通信及其相关技术的研究工作。美国在。年用气相沉积法制造 出世 界第一根石英光纤,我 国用类似技术在年做出了光纤。美国于年 实现 了半导体激光器在 室温下的连续激射,我国在年做出了类似器件。年月在我国上海、北京等地建成了市 内电话中继线路用的光缆通信系统试验段,比在年建成的世界第一条美 国芝 加哥市内中继光缆通信系统试验段仅晚两年多时间我国当时是国际上少数拥有光缆通信系统试验段 的国家之一。在此期 间世界上的光缆通信系统试验段均采用多模光纤技术,并都在短距离的市内中继线路中采用,但美

3、、日等国的传输速率和实用化水平比我们高。在我国中科院、高教系统和 当地邮 电部 门建成上海、北京两个光缆通信系统的同时,邮电部武汉邮电科学研 究院和电子部桂林所在院所内也进行 了光缆通信系统的试验,但未进行现场试验。回顾这段 时期,我 国起步较早,并取得 了初步成果,但研究和开发部门结合得不够紧密。初步研究开发期门一年虽然我国光纤通信的科研开发起步较早,但由于科研与开发结合得不紧,后续力量未及时跟上,所以在一定时期内进展迟缓。年长度为,采用短波长多模光纤,速率 为,每对光纤 能传送话路 的市内中继光缆通信实用化系统在武汉建成。接着在同一线路段上相 继完成了采用短波长多模光纤的,路市内中继光缆通

4、信实用化 系统和采用长波长多模光纤的,路市内中继光缆通信系统。这标志着我国经过国家“六五”科技攻关,在短距离多模光纤市内中继光纤通信技术方面取得了显著成果。但国际光纤通信技术自年以后已迅速转 向单模光纤,除在短距离光纤通信第期钱宗迁中国光纤通信的发展历程及趋向系统方面取得成就外,长距离光纤通信系统得到 了迅速发展。回顾起来,国际光纤通信技术的研究开发,多模与单模光纤技术采取 了“并行”方式发展的方针。由于单模光纤 的优点,国际上及时将科研重点进行了转移,而我国却采取“串行”的方式,把攻关重点集中在短距离的多模光纤市内中继光缆通信系统上。虽然在战术上取得 了成功,但在战略上却有缺陷,使我国光纤通

5、信技术在较低 的水平上徘徊重复,使我国与国际光纤通信技术的差距扩大了。研究开发成熟期一年我国国家“七五”通信科技攻关是 由邮 电部主持,电子部、中国科学院、国家教委所属大专院校等参加进行 的。在组织 国家“七五”通信科技攻关时,加强 了总体战略的研究,我国光纤通信技术在此期间有了迅速的提高并为今后 的发 展打下 了 良好的基础。在“七五”攻关开始时我国单模光纤制造技术还属 于萌芽状态,激光器的寿命仅数千小时,松套光纤及直埋光缆成缆技术还未开始研究,单模光纤 的光、电端机,光、电仪表的速率还不高,长途光缆通信系统技术,包括监控技术正在起步,基础原材料,光纤通信应用理论基础均很薄弱,严重影响我 国

6、光纤通信技术的进一步发展。在“七五”攻关期间在战略 总体部署上,采取 了以下方针和措施。采取分层次,有重点,突 出“单模光纤通信技术”的方针国家“七五”通信科技攻关 中,对光纤通信技术作了分层次、有重点的全面安排,对光纤通信技术的各个方面,包括光电器件,光纤光缆,光电端机,光电仪表,系统试验段工程,基础原材料和光纤通信技术 的应用理论基础作了安排,明确了攻关 的重点和具体要求,例如激光器件和单模光纤光缆和 系统试验段工程是攻关的重点,而激光器的寿命,单模光纤的质量以及 系统试验段工程的实用化程度是攻关成败的关键,在安排任务时给予了充分的重视。结合国情,明确突破口原下达的 国家“七五”通信科技攻

7、关计划中还包含有多模光纤市内中继光缆通信系统的攻关 内容。根据光纤通信温度系数变化小,中继距离长的特点和我国现有的明线杆路基本完好的现况,并考虑 省 内通信采用架空光缆通信系统会节省大量建设投资并可低于模拟 系统 当时光纤通信的造价远高 于模拟 系统,我 们提 出了单模光纤架空光缆通信系统作为我国光纤通信系统的突破口之一的战略。这一新构思在得到论证专家一致 同意,并经上级批准后,加列 了单模光纤架空光缆通信系统项目,并 削减 了有关多模光纤市内中继光纤通信系统的项目。这 一思路被接受后,武汉邮 电科学研 究院首先在汉口一荆 州一 沙市完成了多模光纤架空光缆通信工程。在“七五”科技攻关 中扬州一

8、高邮,成都一灌县单模光纤架空光缆通信工程以“单模”为重点,该两工程完成后在全 国得到 了普遍推广。被列为“七五”科技攻关的最突 出的重点是合肥一芜湖单模光纤直埋光缆长途干线光缆通信系统。在“七五”通信科技攻关 中集中了几十个单位的力量,克服 了重重困难,攻克 了道道难关,在各单位的共同努力下较好地 完成 了任务,使我国的光纤通信整体技术上 了一个新 台阶。引入 了竞争机制,集 中各方面力量支持重点项 目在重大课题上,适度引入竞争机制,可加快进度确保质量。为此激光器件安排 了中科院半导体所,邮电部武汉 研究院和电子部所分别作为主攻单位。单模光纤 安排了武汉邮电科学研究院和上海地区作为主攻单位。单

9、模光纤架空光缆系统安排了邮电部五所和武汉邮电科学研究院作为主攻单位。在各承担单位奋力竞争和及时交流的情况下较好较快地完成 了任务。经验证明,科研重点攻关项目有一定的竞争是必要的。反复实践,从严要求电信科学年任何新 生事物都不可能不经过 反复实践不断改进而取得成果。光纤通信技术的进步也经历 了反复过程。以光 电端机为例,在“八二工程”鉴定验收时出现了光端机与电端机阻抗不匹配问题,程控一光纤联合试验 中出现过光端机 不能承受高温环境,汉荆沙工程和成灌工程都出现过大量返工,扬高工程 出现接头损耗过大,合芜工程中曾出现过大量需要作出决策的技术问题等等。正是这些通过反复实践并从严要求才使我国的光通信技术

10、积 累了丰富的经验,取得 了以后 的成功。以“成套”和“实用”为目标在“七五”攻关 中 自始至终强调和贯彻 了“成套”和“实用”这一目标,正是这一 明确的 目标使我 国光纤通信技术在“七 五”期间真正上 了一个 台阶,迅速实用化并形成了产业的基础。为后续发展作准备,注意应用技术基础研究在此期间应用基础研究有了重大进 展,包括“八五”五次群光纤通信技术也已在“七五”期间打下 了一定基础。通过国家“七 五”科技攻关我 国光纤通信技术取得了以下转变和成就,缩短了我国光纤通信技术与国际 间的差距。由多模光纤通信技术转 为单模光纤技术由短波长技术转 为长波长技术由试验线路转为实际的实 用线路 系统由短距

11、离通信系统发展为长距离通信由单个的技术发展为成套技术。通过攻关,光纤通信系统所需要的元器件、光纤光缆、光电端机、光电仪表等国内都能制造。激光器和其他光电器件的寿命已由数千小时提高到几十万小时,除紧套光纤外已能生产松套光纤,在通过几个试验工程后,国产光缆通信工程已在全国范 围内推广。相干光通信技术,波分复用,光纤材料在此期 间也有了不 同程度的进 展。推广和深人发展期年在这期间,我国首条合肥一芜湖路单模光纤直埋式长途干线光缆通信工程正式 投入使 用。该工程全长 为,经过山区、湖泊并横跨了长江。该系统采用了线路码型,经受了年我国东部 的特大洪水 的考验,性能 良好。在此期 间邮电部武汉邮电科学研究

12、院在以往工作的基础 上研究开发了采用先进 的线路码型的三次群光电端机和 系统,该系统特别适 合于 区域、省 内通信,具有较少模块、较低功耗和便于维护等优点,它采用了,和 一系列厚模电路,它能将路扩容为路并且其 中路具有便于上下电路的优点,并有较好 的监控性能,因此 得到 了广泛推广采用。在此基础上发展了光 电端机,采用该光 电端机已建成了京汉广长达的架空光缆通信工程,并已开通使用。此外采用线路码型路五次群干线光缆系统已在上海至无锡开通使用。这条干线将延伸到南京,并还将继续发展。在确定我国光纤通信技术的“八五”攻关重点时曾发生较大的意见分歧,关键是是否要将光 同步数字体系列 为“八五”攻关重点。

13、在经过充分讨论后,最后 明确“八五”攻关。在经重点为光 同步数字体系的一和一以及交叉连接设备,而“光缆通信系统技术在攻关成果的基础上进一步实用化。与此 同时,国家“”计划 的“光电子”专题以及新增列的“通信高技术”专题已将一的光通信系统列为重点并进行了大量工作。我国光纤通信技术可望在年取得新的突破。第期钱宗压中国光纤通信的发展历程 及趋 向中国光纤通信的应用概况随着我国改革开放进一步深化,我国通信正在迅速发展。邮电部采取 了引进先进技术设备,引进先进技术生产线和在 引进消化吸收的高起点上进行 自主研究开发三个层次的科技进步方针。光纤通信作为现代化通信网的骨干,发展迅速,光纤通信系统已遍及全国各

14、地。在“六五”一年期间,国家通信干线网共敷设光缆,“七五”一年共敷设,在年共 敷设,而年一年内敷 设的 光缆长 度 跳 跃至,年将 有更 多的光缆线路投入使用,这说明中国光纤通信的发展已进入新纪兀。中国光纤通信干线骨干网将在“八五”期间一年基本形成,北京是干线光缆 网络的中心。由北京向中国的东、西、南、北、中各个方向辐射。建设规划如下。从北京向中国的东北方 向北京一天津一沈阳一长春一哈尔滨和北京一承德一阜新一白城一齐齐哈尔两条光缆干线和四条分支线路形 成了格型网络结构。它覆盖 了北京、天津、唐山经济发展区和东北三省以及内蒙古东部,并已将哈 尔滨和沈阳的干线光缆延伸至大连。从北京 向中国的东南沿

15、海方 向北京一天津一南京和 南京一上海光缆干线与从上海 为起点的南沿海光缆干线即上海一福州一广州光缆干线构成了东南沿海经济发达地区的信息神经 网,为中国东南地区的经济腾飞创造条件。从北京 向中国中部和南部北京一武汉一广 州将建成架空与直埋式两条光缆干线以形成我国信息通道的大动脉,它将与中国的东南部光缆干线、西北部光缆干线构成格型和网型 的光缆骨干网。从北京向西北、西南方 向北京一呼和 浩特一银川一兰 州、北京一太原一西安和西安一兰州三条光缆干线构成 的环型 网向西 延伸至乌鲁木 齐,并将继 续 延伸至伊宁。成都一重庆一贵阳一长沙一南 昌一福 州杭州 光缆干线和成都一昆明,昆明一南宁、南宁一广州

16、,广 州一海口光缆干线链构成了西南部的大环。形成 了中国西南部的格型光缆干线网。跨越中南和东部的光缆有武汉一重庆 徐州一郑州郑州一西安西安一成都等光缆干线。总长度约的所有光缆干线均将在年底前建成。以上条光缆干线将与条省间微波干线和座地球卫星站将形成立体的三维的国家数字通信干线网。省 内、城市和农村大量 的光 缆 通信线路 也 正以惊人 的速度迅 速 发展,总的长度 约为。中国与日本间长度为的海底光缆,系统容量为路,已投入使用。以光纤通信为基础 的有线电视网方兴未艾。年代是我 国通信大发展 时期,也是光纤通信大发展时期。光纤通信技术在中国将以更快的速度推广应用,有巨大 的发展前景。国际光纤通信高

17、技术的发展趋向国际光纤通信高技术的发展趋向概括起来可分为以下五方面进一步增大光纤通信的“速率距离乘积”电信科学年继续改进提高常规的强度调制直接检波的光通信系统技术。除光纤波长窗口外,光纤通信技术 的重要性日益突出,光纤 的技术也有进展。掺饵光纤放大器和密集波分复用技术已经实用化。相 干、频分复用技术和光孤子技术正在进一步实用化。光同步数字体系得到 了迅速应用和发展统一了不同数字通信标准,采用同步数字体系 网节点接口后有利于国内外通信互连和发展更高速率,从而增强 了系统效能。大大增强 了通信网运行维护、监控、管理功能,简化了复接、分接技术,上下电路方便,大大提高了通信网的可靠性和社会经济效益,特

18、别是在与交叉连接技术结合起来使用后使现代化通信网提高到新的水平。宽带业务本地用户光纤网和异步转移模式引起了世界的重视通信网中本地 用 户系统 的建设费用约占总费用的以上。本地用户网也是发展现代化通信网,特别是宽带综合业务网的瓶颈所在。年代末年代初,世界各国已掀起了研究宽带用 户光纤 网的热 潮,在高清晰度 电视进一步发展的情况下,宽带业务更为需要。由于异步转移模式已被确定为宽带综合业务网的主要模式,本地用户光纤网的发展应该考虑这一趋向。海底光缆网发展迅速光电集成技术迅速发展光纤通信技术的发展与光 电集成技术息息相关,相辅相成。随着科技 的发展,光通信不仅将在通信的传输部分而将在交换部分起主要作

19、用,特别是光子技术的发展将使通信面貌发生巨大的变化。我国光纤通信的发展方向展望国际光 纤通信高技术的发展,结合我国的国情来考虑我国的发展战略是非常必要的。光纤通信技术的发展要结合通信网的发展来考虑。我认为光缆通信网可以分为干线光缆网、本地 用 户光缆网和海底光缆网三类。从光纤通信技术来说,干线光缆网的科研和应用发展的重点应放在常规 的强度调制直接检波技术,光同步数字体系与数字交叉连接技术的发展和 应用上。对于掺饵光纤放大器和 密集型波分复用要尽快实用化。从本地用 户光缆网来看,现 阶段 应重点发展用户光纤环路和与有线 电视有关的技术,并积极 开展对异步转移模式的本地用户光纤通信系统的研究。海底

20、光缆网是将来组成我国沿海光缆网络和全球光缆网的必要 网络,对海底光缆通信技术开展研究,将对我国的光 电集成 电路技术、光放大和波分复用技术,光孤子通信技术的发展起重要的促进作用。结语作为现代化通信网的基础,光纤通信在中国的发展将进入一个新的纪元。我们应该密切注视国际光纤通信技术的发展趋 向,结合国情,把握住我国的发展方向,进一步缩小我 国通信技术与国际水平 的差距,建成四通八达并具有巨大社会和经济效益的现代化的先进通信网。参考文献。第期钱宗压中国光纤通信的发展 历程及 趋 向。,一,钱 宗压国际光纤通信高技术的发展动向与我 国的对策北京电信通信学会学术交流会论文集,年月,作者简介钱宗压邮电部科

21、技司总工程师,国家“七五”、“八五”通信科技攻关技术总负责人,北京大学、北京邮电大学兼职教授,北京光通信协会理事长,中国仪器仪表学会常务理事,中国通信学会理事。,关欧洲第一条海底光放大链路关欧洲北方电信的海底系统公司签订 了万英镑的合同,供应和安装欧洲第一条应用海底光放大器 的链路以及世界上最长的无中继器系统。这项工程称为,计划年建成,签订合同的有西班牙公 司、德国公司、比利时公司、荷兰电信公司、英国公司和通信公司以及丹麦电信公司。此外,已有多达个其他的电信公司有意通过该系统传送业务。该系统全 长,分为三段,从西班牙的桑坦德经英国的波斯库诺、比利时 的弗 尔访到达荷兰的阿克马尔,系统按新的国际同步传输标准工作。三段链路均将采用新的光放大技术,其 中西班牙一英国段,英国一比利时段将装设海底光放大器。这两段链路初期容量为,提供 的基本光缆容量等效于话路,根据商业需求,链路容量可倍增 至话路。比利时一荷兰段,全 长,两 光纤 对初期容量为,这段链路亦可扩至。依山