光纖通信，全機(jī)關(guān)報(bào)的數(shù)學(xué)字化生活

去年，我國(guó)的寬帶用戶已增至500萬(wàn)戶，到2005年有望突破1000萬(wàn)戶。屆時(shí)，將告別長(zhǎng)年依賴的電視天線、電話線，家用電器一線通的時(shí)代已經(jīng)不遠(yuǎn)了。把光纜引入家庭，讓電視、電話、電腦一線通，放到幾年前，這可能還是一種科學(xué)預(yù)見，如今，它已經(jīng)成為近在眼前的話題。普通的電線就能快速上網(wǎng)，所有的電線接口都能作為上網(wǎng)接口，現(xiàn)有的生活電網(wǎng)經(jīng)改造后就能傳輸數(shù)據(jù)，而且上網(wǎng)費(fèi)十分低廉，這種電線寬帶技術(shù)國(guó)外已經(jīng)開始人戶實(shí)驗(yàn)。

這項(xiàng)技術(shù)的基本構(gòu)思是將數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)線或是電話線連接到高壓電線上，通過(guò)電網(wǎng)傳輸。整個(gè)過(guò)程還需要在電網(wǎng)上安裝特殊的調(diào)制解調(diào)器，然后再將放大、還原的信號(hào)提供給用戶使用。電線寬帶技術(shù)將解決現(xiàn)有撥號(hào)上網(wǎng)速度緩慢、寬帶上網(wǎng)設(shè)備造價(jià)昂貴、用戶繳費(fèi)較高等問(wèn)題。

電影的新片預(yù)告、新歌的促銷影碟等都首先從，因特網(wǎng)上看到。上海某小區(qū)的張先生家自從裝上光纜以后，他獨(dú)門獨(dú)院的住宅里就充滿了樂(lè)趣。以前他用的是ISDN上網(wǎng)方式，從點(diǎn)擊開始要一個(gè)小時(shí)時(shí)間才能上網(wǎng)瀏覽，下載速度更是慢得讓人心急。如今，點(diǎn)擊下去即刻上網(wǎng)，不僅網(wǎng)速明顯提高，還可以看到高畫質(zhì)的電影。憑個(gè)人興趣制作的主頁(yè)照片，更新起來(lái)也隨心所欲；因臨時(shí)變故無(wú)法去劇場(chǎng)欣賞的音樂(lè)會(huì)，有網(wǎng)絡(luò)直播就可以通過(guò)光纜在家里如實(shí)收看。光纜的特征在于通訊速度，它比以往的ISDN上網(wǎng)快1500倍，比目前最時(shí)髦的ADSL也要快出10倍以上。

日本東京都目黑區(qū)的一棟住宅樓正在進(jìn)行超高速網(wǎng)的人戶實(shí)驗(yàn)，主持實(shí)驗(yàn)的是日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的專家和三菱商事、旭硝子公司聯(lián)合組成的科研組。這棟住宅樓里的上網(wǎng)速度是一般接人速度的10倍，每秒1M，接上與慶應(yīng)大學(xué)同樣的高速線路以后，開展了遠(yuǎn)程教育講座和老人的醫(yī)療保健網(wǎng)。不久，還將設(shè)置高性能服務(wù)器，錄制當(dāng)?shù)仉娨暸_(tái)的全部節(jié)目，采用全數(shù)字方式可以收存兩周的內(nèi)容，樓內(nèi)住戶可以隨時(shí)按自己愛(ài)好從中挑選收看。小學(xué)生的反映是“與電視看不出有什么不同”，居民覺(jué)得就像與老師、醫(yī)生面對(duì)面，簡(jiǎn)直如同電視直播一般。只有提問(wèn)題時(shí)才會(huì)注意到這是在上網(wǎng)。

目前，研究人員正在設(shè)法掌握更為先進(jìn)的技術(shù)，以便通過(guò)像發(fā)絲一樣細(xì)的光纖傳送更多的數(shù)據(jù)，他們的努力使得光纜的傳輸能力每9個(gè)月就會(huì)提高一倍，而成本卻因?yàn)閿?shù)據(jù)的同時(shí)傳輸直線下降。光學(xué)技術(shù)公司正設(shè)法改進(jìn)在大型遠(yuǎn)距離光纖網(wǎng)絡(luò)中發(fā)射多種波長(zhǎng)光線的激光器，其斷續(xù)閃亮的頻率比以往任何時(shí)候都要快，可以傳輸?shù)墓饩€的波長(zhǎng)或色彩也有所增加，即使利用多年前埋設(shè)的光纜也能發(fā)送更多的數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的一條光纜可以分割成許多“信道”，用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的一個(gè)專用名詞來(lái)說(shuō)就是“多路轉(zhuǎn)換”。在這一過(guò)程中，通過(guò)光纖被傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)另一端的數(shù)據(jù)經(jīng)“多路分配”，又被轉(zhuǎn)換成了電信號(hào)。

令較新的光纜引以為傲的一點(diǎn)是它的通信容量幾乎是無(wú)限的。1980年，45兆比特?cái)?shù)據(jù)(大約相當(dāng)于45本小說(shuō))可以在1秒鐘時(shí)間里從一根光纖的一條信道中通過(guò)。現(xiàn)在一條獨(dú)立的信道每秒鐘可通過(guò)10吉比特(吉=10（9次方）)的數(shù)據(jù)，通信能力大約提高了200倍，而且一條光纜就可以容納80條信道。這意味著現(xiàn)在一根光纖每秒鐘可以傳送大約相當(dāng)于80萬(wàn)本小說(shuō)的數(shù)據(jù)量。而且現(xiàn)在一條光纜可以容納的光纖數(shù)量也比以前多得多。慶應(yīng)義塾大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，他們可以不受限制地提高光纜傳送更多信息的能力。事實(shí)上，如果采用這種先進(jìn)的光纜，目前因特網(wǎng)全部的數(shù)據(jù)通信工作只需一條就可以完成了。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)將于3月份結(jié)束，參與這項(xiàng)研究的專家指出，很難找到與電視的區(qū)別，雙方再遠(yuǎn)的距離也可以交流，是一種比見面還要簡(jiǎn)單的工具。去年秋天，長(zhǎng)谷住宅建設(shè)公司還推出一項(xiàng)新的服務(wù)，將光纜與攝像裝置配套敷設(shè)到幼兒園，讓家長(zhǎng)可以隨時(shí)通過(guò)光纜看到孩子在幼兒園里的情況。敷設(shè)有光纜的住宅人口處還可以安裝防盜監(jiān)視器，住戶從自己房間里就能看到來(lái)訪者，以及院子里的孩子。

光纜可將天線等各種線路兼收并存地集中到一根線上，通過(guò)它可以把上網(wǎng)、電視等送到各家各戶，用不著天線，也用不著有線電視的同軸電纜，到網(wǎng)上打IP電話時(shí)完全擺脫了電話線，整座建筑除了電線，只用一根光纜就包攬了全部家用電器的接線需要。

就目前狀態(tài)而言，接通有光纜的公寓樓人往往稱其為“光纜樓”。即使按照人住30年計(jì)算，整座樓也應(yīng)該全部用光纜配線，屆時(shí)，只要兩端的電腦都相應(yīng)更新配置，就馬上可以實(shí)現(xiàn)高速寬帶網(wǎng)，用戶的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)也會(huì)明顯減輕。以日本東京的一個(gè)住宅小區(qū)為例，每戶月費(fèi)用為6000日元(日本工薪族平均月工資的1／40)，集體宿舍的公用設(shè)施，每人的月費(fèi)用不到4000日元。原有住宅的逐戶布線難度較大，但是如今也行動(dòng)起來(lái)了，NTT公司從去年12月開始為首都圈的原有住宅每家每戶布設(shè)光纜。進(jìn)入樓棟之前部分共用NTT公司的一根主纜，每月3980日元，一戶可接人兩條光纜，以備將來(lái)數(shù)字電視開播時(shí)馬上就可以投入使用。光 纜

作為現(xiàn)代通訊網(wǎng)主要支柱之一的光纖通訊具有通訊容量大、傳送質(zhì)量高、保密性好和抗電磁干擾等一系列優(yōu)點(diǎn)，它已成為國(guó)際性的高科技產(chǎn)業(yè)。光是一種頻率極高的電磁波，經(jīng)人為調(diào)制后，可以像其他電磁波一樣傳送出去。由于它的頻率極高，大約在2x1014至5x1014赫茲之間，因此有很寬的頻帶，幾乎可以把無(wú)限數(shù)量的信號(hào)調(diào)制到一根光纖的頻帶寬度之內(nèi)。光沿著光纖傳播的方式與微波沿著波導(dǎo)傳播的方式很相似。透明的光纖外面涂覆著一層折射率低于芯材的材料，這樣光就產(chǎn)生內(nèi)部全反射，信號(hào)被限制在光纖中傳播。在實(shí)際使用中通常把若干根光纖組合在一起并進(jìn)行增強(qiáng)處理，制成像一般電纜一樣的光纜，這樣不僅進(jìn)一步提高了光纖的強(qiáng)度，而且還使光纖系統(tǒng)的通訊量大大增加。

實(shí)現(xiàn)高速通訊有兩個(gè)秘密，一個(gè)是光的閃爍速度，一個(gè)是重疊傳送大量信號(hào)。用可見光來(lái)解釋就是把彩虹那樣不同波長(zhǎng)的光通過(guò)三棱鏡來(lái)分路、重疊，這一技術(shù)已經(jīng)成功地進(jìn)行了每秒1-10吉比特的高速通訊實(shí)驗(yàn)，實(shí)用化以后，電視臺(tái)可同時(shí)傳送150萬(wàn)個(gè)頻道。