光纤通信，全机关报的数学字化生活

去年，我国的宽带用户已增至500万户，到2005年有望突破1000万户。届时，将告别长年依赖的电视天线、电话线，家用电器一线通的时代已经不远了。把光缆引入家庭，让电视、电话、电脑一线通，放到几年前，这可能还是一种科学预见，如今，它已经成为近在眼前的话题。普通的电线就能快速上网，所有的电线接口都能作为上网接口，现有的生活电网经改造后就能传输数据，而且上网费十分低廉，这种电线宽带技术国外已经开始人户实验。

　　这项技术的基本构思是将数据通过网线或是电话线连接到高压电线上，通过电网传输。整个过程还需要在电网上安装特殊的调制解调器，然后再将放大、还原的信号提供给用户使用。电线宽带技术将解决现有拨号上网速度缓慢、宽带上网设备造价昂贵、用户缴费较高等问题。

　　电影的新片预告、新歌的促销影碟等都首先从，因特网上看到。上海某小区的张先生家自从装上光缆以后，他独门独院的住宅里就充满了乐趣。以前他用的是ISDN上网方式，从点击开始要一个小时时间才能上网浏览，下载速度更是慢得让人心急。如今，点击下去即刻上网，不仅网速明显提高，还可以看到高画质的电影。凭个人兴趣制作的主页照片，更新起来也随心所欲；因临时变故无法去剧场欣赏的音乐会，有网络直播就可以通过光缆在家里如实收看。光缆的特征在于通讯速度，它比以往的ISDN上网快1500倍，比目前最时髦的ADSL也要快出10倍以上。

　　日本东京都目黑区的一栋住宅楼正在进行超高速网的人户实验，主持实验的是日本庆应义塾大学的专家和三菱商事、旭硝子公司联合组成的科研组。这栋住宅楼里的上网速度是一般接人速度的10倍，每秒1M，接上与庆应大学同样的高速线路以后，开展了远程教育讲座和老人的医疗保健网。不久，还将设置高性能服务器，录制当地电视台的全部节目，采用全数字方式可以收存两周的内容，楼内住户可以随时按自己爱好从中挑选收看。小学生的反映是“与电视看不出有什么不同”，居民觉得就像与老师、医生面对面，简直如同电视直播一般。只有提问题时才会注意到这是在上网。

　　目前，研究人员正在设法掌握更为先进的技术，以便通过像发丝一样细的光纤传送更多的数据，他们的努力使得光缆的传输能力每9个月就会提高一倍，而成本却因为数据的同时传输直线下降。光学技术公司正设法改进在大型远距离光纤网络中发射多种波长光线的激光器，其断续闪亮的频率比以往任何时候都要快，可以传输的光线的波长或色彩也有所增加，即使利用多年前埋设的光缆也能发送更多的数据。现有的一条光缆可以分割成许多“信道”，用数据转换成光信号的一个专用名词来说就是“多路转换”。在这一过程中，通过光纤被传输到网络另一端的数据经“多路分配”，又被转换成了电信号。

　　令较新的光缆引以为傲的一点是它的通信容量几乎是无限的。1980年，45兆比特数据(大约相当于45本小说)可以在1秒钟时间里从一根光纤的一条信道中通过。现在一条独立的信道每秒钟可通过10吉比特(吉=10（9次方）)的数据，通信能力大约提高了200倍，而且一条光缆就可以容纳80条信道。这意味着现在一根光纤每秒钟可以传送大约相当于80万本小说的数据量。而且现在一条光缆可以容纳的光纤数量也比以前多得多。庆应义塾大学的研究人员发现，他们可以不受限制地提高光缆传送更多信息的能力。事实上，如果采用这种先进的光缆，目前因特网全部的数据通信工作只需一条就可以完成了。

　　这项实验将于3月份结束，参与这项研究的专家指出，很难找到与电视的区别，双方再远的距离也可以交流，是一种比见面还要简单的工具。去年秋天，长谷住宅建设公司还推出一项新的服务，将光缆与摄像装置配套敷设到幼儿园，让家长可以随时通过光缆看到孩子在幼儿园里的情况。敷设有光缆的住宅人口处还可以安装防盗监视器，住户从自己房间里就能看到来访者，以及院子里的孩子。

　　光缆可将天线等各种线路兼收并存地集中到一根线上，通过它可以把上网、电视等送到各家各户，用不着天线，也用不着有线电视的同轴电缆，到网上打IP电话时完全摆脱了电话线，整座建筑除了电线，只用一根光缆就包揽了全部家用电器的接线需要。

　　就目前状态而言，接通有光缆的公寓楼人往往称其为“光缆楼”。即使按照人住30年计算，整座楼也应该全部用光缆配线，届时，只要两端的电脑都相应更新配置，就马上可以实现高速宽带网，用户的经济负担也会明显减轻。以日本东京的一个住宅小区为例，每户月费用为6000日元(日本工薪族平均月工资的1／40)，集体宿舍的公用设施，每人的月费用不到4000日元。原有住宅的逐户布线难度较大，但是如今也行动起来了，NTT公司从去年12月开始为首都圈的原有住宅每家每户布设光缆。进入楼栋之前部分共用NTT公司的一根主缆，每月3980日元，一户可接人两条光缆，以备将来数字电视开播时马上就可以投入使用。光 缆

　　作为现代通讯网主要支柱之一的光纤通讯具有通讯容量大、传送质量高、保密性好和抗电磁干扰等一系列优点，它已成为国际性的高科技产业。光是一种频率极高的电磁波，经人为调制后，可以像其他电磁波一样传送出去。由于它的频率极高，大约在2x1014至5x1014赫兹之间，因此有很宽的频带，几乎可以把无限数量的信号调制到一根光纤的频带宽度之内。光沿着光纤传播的方式与微波沿着波导传播的方式很相似。透明的光纤外面涂覆着一层折射率低于芯材的材料，这样光就产生内部全反射，信号被限制在光纤中传播。在实际使用中通常把若干根光纤组合在一起并进行增强处理，制成像一般电缆一样的光缆，这样不仅进一步提高了光纤的强度，而且还使光纤系统的通讯量大大增加。

　　实现高速通讯有两个秘密，一个是光的闪烁速度，一个是重叠传送大量信号。用可见光来解释就是把彩虹那样不同波长的光通过三棱镜来分路、重叠，这一技术已经成功地进行了每秒1-10吉比特的高速通讯实验，实用化以后，电视台可同时传送150万个频道。