光通信发展概况

光通信发展概况
光通信就是以光波作为信号载波的通信方式。

它由两种基本的传输方式：一种是无线光通信，例如可见光通信；另一种是有线光通信，也是我们最常用到的，例如激光通信。

光通信因其独有的特性，具有以下的优点[1-5]：
1、通信容量大。

光通信载波频率在1014 Hz~1015 Hz，传播速率和容量远大于微波通信和无线电通信。

加之波分复用技术的发展，可以将一根光纤当作几根、几十根光纤使用，使通信容量成倍的增长。

2、中继距离长。

光纤具有极低的衰耗系数，可使中继距离达数百公里以上，远高于传统的电缆（1.5km）、微波（50km），特别适用于长途主干网通信以及中距离接入网通信。

3、保密性能好。

光通信基于光的全反射原理，通信光只在芯层传播，保密性能远远优于其它通信手段。

4、体积小、重量轻。

以一个18芯光纤为例，其重量为0.42kg/m，是电缆的1/26，截面面积为21mm，是电缆的1/3。

被广泛应用于军事、航空和宇宙飞船等领域。

5、适应能力强。

光纤由电绝缘的石英组成，不受电磁干扰影响，可以应用在强电磁干扰的高压电力周围、油田和煤矿等易燃易爆的环境中。

6、原材料丰富。

组成光纤的主要材料是石英，石英的原材料是二氧化硅即砂子，砂子在大自然界中几乎是取之不尽、用之不竭的。

其潜在价格是十分低廉的。

光通信在不同的时期，由于当时配套技术的限制，呈现不同的发展趋势。

光通信的发展大致可以分别以下几个过程：
一、探索阶段
在古代时期，光通信已经被广泛应用在军事防御和战争等方面，有名的“烽火戏诸侯”的故事讲述的就是当时用烽火作为无线光通信的一个应用。

这是最早期最简单的光通信的应用，但给光通信的发展指明了方向。

1880年，贝尔发明了一种利用光波作为载波传递语音信息的“光电话”[6]，它利用太阳光作为光源，大气作为传输介质，用硒晶体作为光接收器件，成功实现了光通话，虽然通话
距离只有213米，但它验证了利用光波作为载波传递信息的可能性。

1960年，美国科学家梅曼（Mailman）发明了第一台红宝石激光器，才真正开始了光通信的发展。

二、发展阶段
1966年，英籍华裔学者高锟发表了关于传输介质新概念的论文[7]，该论文指出：石英之所以出现这么大的损耗，并不是石英本身固有的性质，是由于材料中过渡金属（Fe、Cu等）离子杂质的吸收而引起的。

材料本身的损耗由瑞丽散射决定，它与波长的四次方成反比，值很小。

因此，可以通过对石英原材料的提纯制造出低损耗的光纤。

假设把材料中金属离子含量比重降到10-6以下，光纤损耗可以减小到10dB/km，通过提纯工艺改进可进一步降低损耗。

这一理论的出现，大大促进了可适用于远距离光通信的低损耗光纤的研究，奠定了光通信事业的基础。

1970年，美国康宁公司实现了这一预言，成功研制出了损耗为20dB/km的石英光纤，使光纤通信完全可以和同轴电缆通信相竞争，促进世界各国投入各种资源来开发光通信，使光纤通信进入一个崭新的阶段。

80年代，低传输损耗铟镓砷磷（InGaAsP）激光器的发明[8-9]，使发射波长 1.3μm处的损耗降到0.5dB/km，单模传输得以实现，并在很多国家中逐步推广和使用，渐渐取代铜线。

人们研究损耗更小的传输光纤，将工作波长变为了1.55μm，其损耗可以降到0.2dB/km[10]。

同时，掺饵光纤放大器的发明，实现了1.55μm波长光放大的功能[11]，大大促进了超大容量、超远距离的光纤通信的研究。

传输速率可以达到2.5~10Gb/s，无中继传输距离长达100~150km。

90年代，波分复用技术的全面发展，充分利用光纤通信系统的潜在容量，使光纤通信系统容量成倍的增加，大大推动了全光网络（AON，all optics network）的发展。

三、FTTx
FTTx，包括光纤到户（FTTH），光纤到驻地（FTTP），光纤到路边/小区（FTTC），光纤到结点（FTTN），光纤到办公室（FTTO），光纤到服务区（FTTSA），统称为FTTx。

FTTH一直是人们不断追求的梦想和探索的方向，由于成本、技术、需求等因素制约其发展。

而随着人们对大容量和高速率通信的要求，刺激了FTTx 的发展。

据市场研究公司ABI Research称，2013年，全球光纤宽带用户总数首次超过Cable用户, 达到了1.266亿，服务收入增长了15%，达到460亿美元，
英国电信和VimpelCom等运营商报告称，光纤宽带用户数量的增长带动了服务总收入的增长。

ABI Research的行业分析师Khin Sandi Lynn指出：“由于语音和短信等传统服务贡献的收入一直在下滑，创新服务和高速宽带网络上的内容服务逐渐成为各大运营商保持服务总收入增长的主要因素。

ABI预计，到2019年的时候，全球光纤宽带市场的营收规模将达到1000亿美元。

”。

来自IDATE的预测显示，从2012年到2017年间，全球超快速宽带（包括FTTH/B、FTTN和FTTLA）市场收入将增长95%至2017年的1820亿欧元。

FTTH/B主导超快速宽带解决方案，其用户数远远超过FTTN和FTTLA。

截至2013年中，所有FTTx用户中，FTTH/B占66%、FTTLA占22%、FTTN （+VDSL）占12%。

各个区域选择接入方式有所不同，在西欧和北美市场，FTTLA是主选超快速宽带技术；FTTN+VDSL则是欧洲几家老牌运营商（Incumbents）的选择；拉美和中东国家才刚刚开始下一代接入（NGA）建设，未来几年它们在全球超快速宽带市场中的分量将逐步上升。

大型运营商对于部署FTTH/B还是VDSL仍有争议，尤其是在欧洲市场。

运营商们考量的因素有好几个，尤其是投资额度。

截至2013年底，全球十大FTTH运营商中，6家在亚洲，4家在美洲。

AT&T 部署了大规模的FTTN+VDSL网络，Comcast和TWC正升级基础设施至FTTLA，另外7家运营商选择了FTTH/B技术。

在欧洲（EU）39国中，截止2013年底，拥有2010万FTTH/B用户，相比2012年底的1620万新增390万；截至2013年底的家庭覆盖数为7780万，相比2012年底的6300万新增1480万；平均连接率（Take up rate）为25.9%，上升0.2个百分点。

20%的FTTH/B用户是在2013年新增的（2012年为35%），2013年新增FTTH/B用户数最多的国家为：俄罗斯---142.3万（2012年新增296.3万）、土耳其---51万（2012年新增33万）、法国---37.3万、西班牙---22.7万。

截止2013年底FTTH/B家庭覆盖数超过100万的国家：俄罗斯、乌克兰、法国、西班牙、土耳其、葡萄牙、意大利、瑞典、罗马尼亚、荷兰、保加利亚、德国、立陶宛、哈萨克斯坦、丹麦。

EU39中有15个国家FTTH/B家庭覆盖数超过100万。

在北美地区，FTTH方面，自2004年Version开始升级到FTTH以来，美国光纤部署开始明显扩张，其他北美地区光纤部署也开始显著上涨，到2012年9
月已经达到900万户。

最新数据显示，截止2013年9月，北美地区FTTH网络覆盖用户数达2770万。

在北美FTTH用户中，美国FTTH用户市场在北美地区占比高达90%。

亚太地区日韩在通信方面遥遥领先，在FTTH发展方面，据日本总务省最新数据显示，截止2013年9月底，日本FTTH契约数增长至2463万，普及率已达45%左右。

韩国方面，由德国著名统计公司Statista，在2013年初公布的全球互联网网速排名数据显示，韩国以超越日本14.2Mbps的网速排名世界第一，位列第二和第三的是日本（11.7Mbps）和中国香港（10.9Mbps）。

中国运营商的固定线路宽带服务用户数量最高。

中国电信和中国联通引领着全球固定线路宽带市场，截至2013年底，它们的用户数量分别达到了1亿人和6400万人。

目前，这两家运营商所占市场份额分别为53%和34%。

中国移动在2013年底拿到了获准投资固定线路宽带服务的许可证，这可能会加剧中国固定线路宽带服务市场的竞争和加快基础设施建设速度，为了加快光通信进程，中国相继出台了一系列政策，大力促进光通信事业发展。

2012年7月9，国务院印发了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中，首次明确提出实施宽带中国工程，并将其列入二十大工程，要求到“十二五”末，城市和农村家庭分别实现20兆和4兆以上宽带接入能力。

同时，要求IPv6实现规模商用，三网融合全面推广。

在2013年初，“宽带中国2013专项行动动员大会”上，工信部指出，宽带建设要适度超前，并提出了这次行动的主要阶段性目标，新增FTTH覆盖家庭超过3500万户。

同年底，国务院办公厅下发《国务院关于取消和下方一批行政审批项目等事项的决定》，许多通信项目审批被取消，进一步降低了运营商的成本，积极促进了三大运营商增大宽带建设的投资。

一系列政策的出行，给宽带事业的发展营造一个良好的发展环境，大大刺激了光通信尤其是FTTX的发展。