光导纤维的最大特点是它传输信息的容量相当大,从理论上计算,一根光导纤维在一秒钟内能够传输2.5×1012毕特的信息量。对此,曾有一位美国通信专家形象化地比喻道:“美国国会图书馆所积累的人类古今知识,总共包括的信息量约为500×1012毕特,只要一根光导纤维用20秒钟就可以全部传送完毕”。
1970年,美国康宁公司研究开发成功世界上第一根符合信息传输要求的实用光导纤维,使得光纤通信从实验室的珍品迅速风靡全球,迄今在世界上敷设的光纤通信线路,就使用的光导纤维数量就达1300万公里。就当前光纤通信迅速推广应用趋势来看,在2000年内,由光纤通信取代传统的电气通信已是世界范围内不可逆转的潮流。据此,国外有关专家预言:至1998年,光导纤维将进入家庭用户,至1996年电信将基本摆脱铜线。
巨大的光纤市场
11977年5月升美国电报电话公司贝尔实验室(ATT-BL)在芝加哥建立了世界上第一条光纤市话中继线路,从此宣告光导纤维应用开始从实验室推向市场。接着在1983年2月,ATT又开通了世界上第一条长途光纤通信干线(从纽约至波士顿:全长600公里),于是在世界范围内很快就掀起了推广光纤通信应用的高潮,从而为光导纤维开拓了广阔的销售市场,在世界上形成了北美(主要是美国)、欧洲(主要是英国、联邦德国、法国和意大利等四个国家)和太平洋地区(主要是日本和南朝鲜)这三大地区的光导纤维应用市场。据报导,在1985年的世界光导纤维应用市场中,北美占76%、欧洲占16%、太平洋地区占6%、其它国家和地区占2%;在1986年的世界光导纤维应用市场中北美占52%、欧洲占28%、太平洋地区占16%,其它国家和地区占4%。就国家来讲,美国是世界上最大的光导纤维应用市场,其次是日本,英国是第三位。
推动光导纤维应用市场迅速扩大的直接原因是大规模推广光导纤维在公用通信网(包括市话中继线路和长途通信干线)上的应用。据统计,在1980 ~ 1985年期间美国光导纤维应用市场的年平均增长率为54%。日本光导纤维应用市场的华平均增长率为56%。但到1886年后增长速度开始放慢。究其原因是长途通信干线和光纤市话中继线路对光纤的需求开始放慢。据美国Kessler市场信息公司(KMI)的预测。在1986 ~ 1992年期间,美国长途干线和局间中继线路对光纤的需求量增长缓慢,在1986年可以说已达到饱和状态。据该公司估计的光导纤维需求量,在1986年为140万公里;1987年下降到120万公里,i1988年再下降到100万公里,并认为到1990年也难以达到1986年的销售水平。又据该公司最近发表的“长途光纤通信”报告:到1989年底。美国敷设的长途光纤通信干线将达到9.1万英里光导纤维使用量将超过180万英里,其中四分之三的长途光纤通信干线是由ATT、MCI、Spril这三家公司敷设的。对于如此大数量的长途通信干线。KMI认为已能满足美国进入21世纪所需长途光纤通信干线的大部分,同时还认为,局间中继线路仍是一个正在发展的光导纤维应用市场,但其步子比前几年要放慢些。据KMI预测,其市场规模1988年为7000万美元,1989年为5700万美元,1990. 年为4300万美元。
但是从另一方面来看,光导纤维在用户线和数据通信等短途通信方面的应用市场在逐年上升。而增长得最为稳定的是光导纤维在用户线上的应用市场。据KMI预测,在1988 ~ 1990年期间,每年可达4100万美元以上。欧洲光导纤维应用市场也基本如此,据KMI预测,光导纤维在用户线上的应用市场,其在整个欧洲光导纤维应用市场所占的比例,也将由1988年的47%上升到1992年的65%。
把光导纤维引入家庭用户,是推广光导纤维应用:的最大潜在市场。据统计,在目前美国的电话网络中,拥有着1亿条铜线的引入线(包括馈线和分配引入线)。如果其中每年有百分之一改换成光导纤维那么每年就需要几百万公里的光导纤维。如果每条光导纤维用户线路的安装费用随着生产量的增加和技术的改进,从开始大约3000美元下降到1000美元,这样,每年100万条铜线引入线改换成光导纤维就意味着是一个10亿到30亿美元的光导纤维应用市场。如果改换的速度每年提高到5%,那么光导纤维应用市场规模就达到50亿到150亿美元。要是从美国进行改装的总市场规模(1亿条铜线引入线)来看,就将要超过1千亿美元。显然,光导纤维用户线的市场规模仅仅在美国就大得惊人。
但是,要推动光导纤维用户线这一最大潜在市场的开拓,将取决于两个主要因素:第一个是用光导纤维作为铜线的替代者,成本费用是较高的;第二个是家庭用户对宽带信息业务的需要程度。就第一个因素而言,目前随着光导纤维制作工艺水平的提高,预计在90年代完全能降到足以使光导纤维在用户线上应用是经济合算的,据报导,最近日本Raynet公司已将光导纤维用户线系统的总体价格成功是降低到与以往铜线系统相当水平。这种光导纤维用户线的结构特点是:采用了时分复用系统(TDM),每隔一定间隔设一节点,可容8条64千毕特/秒电话线路,同时使用复用装置,以减少激光二极管或发光二极管的数量,从而降低了整个系统的成本。
至于第二个因素,随着信息时代的即将来临。家庭用户对多样化信息业务的需求日益增长,这便使得许多家庭用户对于电视、图像、电影、高清晰度电视(HDTV)等尤其必不可少,因而现在设想和规划市内电话网的用户线,势必是宽频带的,显然,只有光导纤维才能胜任,这便为光导纤维用户线开拓了广阔的市场。
光导纤维引入家庭用户的技术
总的来说,把光导纤维引入家庭用户,电信公司遵循开发数字技术的技术政策,而有绒电视公司则采取开发模拟技术的技术政策。各种体系结构、电视制式和传输技术的典型归纳详见于表Ⅰ所示。
发展概况
为开拓光导纤维应用的下一个新里程碑,FCC在1988年4月首次批准了通用电话电子公司(GTE)申请在加州Cerritas市敷设一个光缆电视传输系统的试验计划,这是美国宣布将光纤图像传输通往家庭用户巨大计划的第一步。
根据计划,GTE公司已为加州Cerritas地方的700户居民中的第一批用户开通了光纤网络电话业务。1989年下半年,将为这些用户中的100户提供光纤电话和电视的综合业务。至1989年底在这100户家庭用户中将有5个还可获得所谓的扩展电信综合服务,即包括电视图像接收、发送和电视选台。届时,家庭用户不仅可以通过光导纤维接收电视信号,而且还可以发送出去。与此同时GTE还计划在洛杉矶市地区敷设第二个通往家庭用户的光纤网络计划。
继GTE之后,1989年1月4日,宾州贝尔电话公司也获得了FCC的批准,在宾夕法尼亚州Perryopolis地区开展通过一根单独光导纤维同时传送电话和有线电视信号至家庭用户的试验。从技术角度来看,这将是光导纤维通往家庭用户家中试验的先锋,以对通过一根光导纤维同时分配传输语音和图像信号的可行性进行评定。为此,选择了居住在Perryopolis试验区的一位宾州贝尔电话公司的职员作为第一个试验用户。一月下旬试验成功;5月中旬宾州贝尔电话公司和有线电视公司将把试验区的其它用户也连接了起来,进行为期一年的试验。
预计,到1990年,美国投入现场试验的光纤用户系统可达20个。
法国发展光纤用户线居世界先进水平。目前,将光导纤维引入家庭用户已在8个城市提供了商用试验服务,家庭用户数达20万户。预计到1990年底之前,这个数字将增加到50万户。另外,还在大约40个城市正在建造带光导纤维馈线和中继线以及“短”甚宽频带同轴电缆的混合系统,预计到1990年底前,这些混合系统将为大约300万家庭用户提供服务。
目前,法国光纤用户系统的基本结构是双重星形网体系。交换机或选择器安装在大约为1000个家庭用户服务的“分配中心”中。在业已建成的32万条光纤用户线中,共使用了10万公里光纤、4100公里光缆。对于光缆敷设的设计,已制订如下规则:
1)尽可能多地采用地下管道(在欧洲城市的室外设施几乎没有架空线)。
2)一个“分配中心”为大约1400个家庭服务。
3)到家庭住房的最长距离约1公里。
4)五根光导纤维用于连接8至10户家庭住房。
其它国家如日本、英国、联邦德国、加拿大等也正在大力开展把光导纤维引入家庭用户的试验。随着试验和应用的广泛进行,90年代光导纤维必将要进入家庭用户。