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光通信技术Vol.24OPT ICALCOMMUN ICA T I ONTECHNOLOGYNo.4中国无线电电子学、电信技术类核心期刊20世纪通信演变过程回顾张煦(上海交通大学电子工程系上海200030)摘要首先简述通信的三大发明和无线电报与有线电话开始应用的情况。继而回顾当初载波电话建设与制造,模拟通信向数字通信过渡,电缆通信向光纤通信过渡,综合业务数字网准备发展,以及同步卫星传送国际通信与广播电视的经过。最后说明近年来无线蜂窝网向公众开放,数据信息对通信网的冲击,以及波分多路加大光纤传输容量等动向。关键词有线通信无线通信数字通信光纤通信蜂窝网通信卫星通信中图分类号TN 91,TN 92文献标识码A1通信三大发明我们从事通信技术的科技工作者和学校教师、同学们,全都知道一百多年前,即19世纪后期至20世纪初期,世界上有莫尔斯(M orse)发明电报、贝尔(Bell)发明电话、马可尼(M arconi)发明无线电。这三大发明对人类社会产生非常重大和深远的影响。它们标志着通信的开创,是后来通信和信息事业兴旺发达的源泉。人们景仰这三位发明家,永远记住他们的丰功伟绩。为了纪念电报发明家,早期的电报曾使用“莫尔斯码”传送文字。我们在大学的实验课有一门是学习人工操作电键,用来拍发莫尔斯码的无线电报。为了纪念电话发明家,美国电话电报公司(A T&T)曾成立贝尔电话研究院(Bell Telephone L aboratories),简称“贝尔实验室”,直至近年,朗讯仍保持这个世界有名的研究机构,继续出版期刊Bell L abs TechnicalJournal,在全世界通信行业广泛传播。最近有一期作为专刊,纪念一百年前贝尔发明的功勋。贝尔研究院的两位院长:John M ayo和Dan Stanzione曾先后于1994年7月和1997年5月来上海和交大作学术报告,和我们愉快会晤交谈。另外,为了纪念无线电发明家,英国一家运营和制造无线电收发信机的国际性企业,命名为马可尼无线电公司。马可尼本人曾于1934年来上海交通大学访问,当时我作为学生,曾参加欢迎队伍。那时学校在新建工程馆中心场地置立纪念性的天线铜柱,请发明家光临。这座铜柱现仍保存在华山路校园内,供人景仰。19361940年我在留美学习的四年期间,除了在哈佛和M IT学习、写论文、取得学位外,曾有一年到纽约的贝尔系统长途电话机房实地见习。到1940年学成回国前夕,特地购买这三位大发明家的三张大照片,带回重庆交大,配了镜框挂在办公室墙上,其后经过多次搬移,现在60年了,仍完好无损,挂在上海交大的办公室,可以常常景仰,并藉此鞭策自己好好学习。2无线电报和有线电话开始应用20世纪20年代起,通信在我国开始建设、运营并很快成长,人们称之为“电信”(Telecommunication),包括市内电话、长途电话、电报、国际无线电信等等。交通大学于20年代开始,就在电机工程系设置电信学科,培养通信人才。我本人是1927年考进交大预科,于1934年电机系电信门本科毕业。1935年准备留美深造前,曾参观上海市内电话局、电报局,电话公司、国际电台和九省长途电话工程处等通信单位,发张煦男,1913年生,中科院资深院士,博导2000209204收稿 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.现这些单位的主管和总工程师几乎全是交大20年代毕业的,他们把机房、线路、电台等都建设和维护得好好的,我虽参观学习仅半年,但深受教育和鼓舞,在脑子里对通信扎下很深的根。在30年代,我国市内电话有铅包电缆,长途电话则是架空明线,国际电信主要是短波无线电报。在现在看来,那时的通信技术还是属于初级的和简单的。1940年我留美学成回国,到了重庆,见到那里的市内电话局和沙坪坝的国际电台,九龙坡的短波无线电台和小龙坎的无线电器材厂,有不少的通信技术人才,都在积极运营和生产。那时我在重庆交大教书,有电信学科。40年代的中期,抗战取得胜利,我们通信方面的同行很多回到上海,因此交大电信学科的教师人才济济,开出很多课程,甚至积极编写教材。正巧那一时期,美国有两本很好的无线电新书出版不久,得到我国教师的重视。其一是斯坦福大学Terman教授主编的无线电工程书,编写得很完整,由南京的陈章教授译出。其二是哈佛大学的Cruft L aboratory多位教师合编的无线电原理书,内容丰富,由交大的陈季丹教授联合多位电信学科的教师共同译出。当时我采取这两本英文原著的长处,结合国内无线电课程的教学实践,自己编著 无线电工程(上下册)。这样,在1950年建国不久,上述三本无线电书陆续公开出版,在全国各地流传甚广,起到一定影响。(到了80年代初,我到东北通信和广播单位参观,有一位本来不认识的总工程师对我说,他在全国解放初期曾看过我编写出版的无线电工程书,得到一定益处,至今还记得清楚。)3载波电话建设和制造50年代上半期,新中国刚成立不久,国家非常重视通信建设,特别加快推动有线通信长途电话建设。为了更有效地利用架空明线线路,以适应急剧增长的长话业务量,在一对架空明线上,先是用话音电路以上的频谱加装3路载波电话,接着用3路载波以上的频谱加装12路载波电话。都是采取载波遏止、单边带传输方式。在话音频带4kHz以上,先装3路去方向,后装3路来方向,每路各占频带4kHz,这是3路载波电话,最高频率为30kHz。在这频谱以上,又装12路去方向和12路来方向,也是每路各占频带4kHz,这是12路载波电话,最高频率140kHz。这样,一对明线可以同时传输1+3+12=16路双方会话的电话通信,线路的利用率显著提高。由于每路频带在线路频谱上依次排列,载波电话就是频分多路电话。那一时期,我国确定花大力气推动明线载波电话建设。先是向欧美国家引进3路和12路载波机设备,安装在各地长途电话局的机房内,正式提供运营。并在通信设备制造厂自己进行设计和制造载波机设备,参加的技术人员都满腔热情,因而工作进展顺利。50年代上半期,我本人正在交大主持长途电信教研室,亲自在国内首次开设长途电话课,编写 长途电话工程 教材,公开出版。而且那时很快把讲课内容重点放在明线载波电话,接连编写出版 载波电话、多路载波电话、长途电路设计基础 等几本书供同学和技术人员参考。交大的教师在学校的实验室将购进的美军剩余物资一部军用载波机重新利用,开出几个实验课,培养同学动手操作的能力。在那几年,学校按照教学计划由教师带同学到横滨桥长途电话局进行生产实习,又到上海通信器材厂进行毕业设计,每次历时几个星期。校方受到企业的真诚友好接待,实习和设计进行得既认真又愉快,大家都很高兴。对于通信器材厂来说,国内自己设计制造载波机还是空前第一次,教师愿意积极支持,并对厂方设计人员提供咨询,促使生产顺利前进。这样,学校与运营和生产企业通力合作,在国内做出良好范例。1956年暑期,上海交大电信系全体师生奉命调往成都参与建立电讯工程学院,我也同往,仍承担有线通信的教学工作。那一时期,成电教师带同学分批到电子工业部所属的南京有线电厂和绵阳有线电厂进行生产实习和毕业设计。两个工厂都在进行明线和电缆的载波机设计和制造,厂方工程技术人员有很多是交大毕业的校友,对我们前往实习和设计接待得特别热情,同学都有机会亲自思考和动手,因而学到不少有用的实际知识。教师也应邀对厂方技术人员讲课,介绍最新技术动态。到了60年代中期,邮电部眉山通信器材厂邀请学校教师前往讲晶体管电路分析,我自己去了,特地准备了一本讲义,住在厂里一段时期。那时眉山厂正在设计制造中同轴电缆所用1800路载波电话系统,他们称为“大通路”,是国内首次尝试,生产进行很顺利,后来提供实际长途线路真正使用。这样,全国长途电话载波机,除了前述明线3路和12路外,还有平衡电缆60路和中同轴电缆1800路,以及那时期研制的音频载波电报,国内齐备了,真是盛极一时。也在50年代,国际上有3篇与通信科学技术密切相关的重要论文相继出现,即Darlington的4端网络综合、Black的负反馈放大器和Shannon的信息论。我和学校很多教师一起,仔细学习这些关键性著作。对此,我自己结合30年代在哈佛从事网络研究实442光通信技术2000年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.验的报告,编写出版 电信网络设计 一书,供同学参考。我又曾仔细阅读了苏联专家撰写的著作,译出 信息论简述 一书,公开出版。(后来80年代接到北京一位信息论专家来信,说50年代他在大学读书时学习这本译书得到启发,决心终生从事信息论研究。)4模拟通信向数字通信过渡在50年代下半期,半导体晶体管在国际上开始应用,很多人有把握地估测晶体管可能很快在电子电路中替代电子管,许多电子装备,例如通信使用的电子管式载波电话终端机,就可能很快改成晶体管式载波机,以取得很多好处。于是,在60年代初,我在学校亲自开出晶体管电路课,并编写一本 载波机晶体管电路计算原理 教材,由北京的出版社公开出版。那一时期,我到很多单位讲解晶体管电路,影响最大的是一个暑假到上海邮电管理局向全市通信科技人员开出系列讲座和在眉山通信器材厂正式讲课,并编印晶体管电路分析 讲义,供工厂通信设计人员参考。这些有关晶体管电路的知识非常重要,而且晶体管电路后来进一步发展为集成电路,甚至大规模集成电路(VL SI),芯片上的集成密度按照摩尔定律每隔18个月翻一番,是最尖端的高新技术,前途未可限量。6070年代起,国际上众多的计算机都利用晶体管集成电路,应用越来越普遍。相应地,计算机的数据信息处理和传输越来越重要。我在学校教书,那时看到新出版的有关数据传输的英文书,觉得内容很有用处,就赶快译出这些书,随即自己编写 数据传输原理 讲义,从1975年起几年内,先后到石家庄的两个研究所、上海的科技大学和铁道学院以及几家工厂和研究所陆续开出系列讲座,听众踊跃参加。也在那一时期,话音编码技术利用脉冲编码调制(PCM)趋于成熟,模拟电话信号3003400Hz转换为数字电话信号64kb?s,话音质量得到保证。于是国际上开始从模拟通信向数字通信过渡。5电缆通信向光纤通信过渡60年代下半期,理论和实验证明,制造得很纯、很细的玻璃纤维,对于传送红外光波将具有很低的损耗特性,适合于通信线路传输,其效果将比传统的铜线为优。70年代,玻璃光纤拉制成功,纤芯直径有6215m和10m两种,包层直径都为125m。经测量其电特性,得知它们在某些光波段确实有较低的光纤损耗,而色散也小,可把很窄的数字脉冲传送至较长距离才需要光放大。经1978年把制成的光纤光缆投入市内电话网线路试用,它们传输一定速率、几十M b?s的数字信号,效果确实良好。于是在80年代开始,继续深入研究并广为试用,发展得很快,从多模光纤至单模光纤,从短波长0.85m至长波长1.31m和1.55m,肯定它们优于原来长期使用的铜线电缆,也优于同轴管电缆。于是,一般决定短距离线路使用多模光纤,中长距离线路使用单模光纤,逐步替代铜线电缆。新建线路将是光纤光缆,不再采用铜线电缆。尤其在中、长距离传输线路总是使用长波长单模光纤,其次在市内网的局间线路,也陆续使用长波长单模光纤。只有在大企业单位一座大楼内或在高等学校的校园内,设置各自专用的局域网(LAN),因线路距离较短,可能采用成本较低的多模光纤。在市内通信网,大企业单位使用的通信业务量较大,它们送往市内交换局的接入线,一般都用光纤。市内网的众多住家用户散居各处,仍将有一段时间继续利用铜线电缆,尤其是靠近用户的一段仍将是铜线电缆。到了90年代,通信线路加多利用光纤光缆的趋势越来越广泛和肯定。事实上,随着时代步伐的前进,从90年代进入21世纪,通信业务量与年俱增,需要传输线路提供更大的频带宽度或更高的数字速率,铜线电缆难于胜任,只有依靠光纤光缆加上新技术,才能适应需要。进入21世纪后,光纤和光端机系统的成本可能下降,众多的住家用户连至交换局的线路可能全部是光纤光缆,即可能实现大家盼望的“光纤连至每一住家”FTTH(Fiber to the Home)。无论如何,现在就可以这样说:铜线电缆通信正在向光纤光缆通信过渡。回顾70年代末,我调回上海交大教书。那时国际上光纤通信的现场试验刚宣布成功,我和上海市志同道合的几位同志一起公开宣扬光纤通信发展的必然性,建议国家和地方立即行动,考虑如何建设和发展我国和本市的光纤通信,赶上国际先进步伐。上海市就在四川北路1.8km长的距离设置光纤试验段,传输8 M b?s数字速率的120路数字电话。我自己在学校新开光纤通信课程,并在本市兄弟院校和研究所开出系列讲座。我编写了 光纤通信原理 讲义,后来正式出版。另外还编写了 光纤通信技术 几本书,由北京的出版社出版。我也配合通信制造厂和研究所为制造光纤光缆和光通信设备,提供咨询。在交大倡议创办研究所,后来得到国家重视,成立国家重点实验室。事实证明,高锟发明的光纤通信是继前述三大发明后的又一座巨碑。6综合业务数字网准备发展在过去的通信发展历程,数字化很明显:电话的话音利用PCM技术已能数字化;图视信号包括静止5422000年第4期张煦:20世纪通信演变过程回顾 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.图像和活动图像信号按照国际专家组JPEG?M PEG建议的压缩编码技术也能数字化;数据信息本来是数字信号。这样,三类信息业务都可由二进码数字脉冲信号表达。因此,音频、视频和数据三类不同信源发出的信息业务应该能够综合一起使用统一的通信网,称之 为综合业务数字网(ISDN,Integrated ServicesD igital N etwork)。这样的ISDN最初使用数字速率为140kb?s即两路电话加一路控制的数字速率之和,2B+D=264kb?s+12kb?s=140kb?s。随着数字通信网的发展,网上传送的“数字群系列”从初期的PDH:2M b?s、8M b?s、34M b?s、140M b?s,改进为SDH:155 M b?s、622 M b?s、2.5Gb?s、10Gb?s。美国采用体制初期PDH与上述各群不同,后来则称为SON ET(同步光网),各群与上述SDH的各群完全相同。数字群都是由时分多路(TDM)组合的,有MUX2DeMUX(multiplexer2demultiplexer)。各路组合为基群(最低级一群称为基群,如2 M b?s或155 M b?s),是用合路器,而各个低级群组合为一个高级群则是用合群器,都是multiplexer;相反方向基群分解为各路是用分路器,高级群分解为各个低级群则是分群器,都是demultiplexer。数字 通 信 网 又 利 用 异 步 转 移 模 式(A TM,A synchronous T ransfer M ode)承担复接和交换功能。它采用信元(cell)制,把每53个字节(byte)作为一个信元,实际上就是一个分组(packet),不过它是固定长度的分组。信元交换(cell sw itching)实际上就是快速分组交换(FPS,Fast Packet Sw itching)。不论信源发出什么信息,音频、视频或数据,A TM是同等对待。实践证明,这样的技术对三种信息业务都提供良好质量。现代通信网使用了SDH和A TM两大支柱,可以算是宽带网了,它可以传送很高的数字速率。因此,这样的综合业务数字网将称为宽带综合业务数字网(B2ISDN,Broadband ISDN)。相对地,前面提到的用2B+D=140kb?s数字速率的ISDN则称为窄带综合业务数字网(N2ISND,N arrow2band ISDN)。我国国家通信网和大城市通信网已有开放ISDN业务的,那是窄带的N2ISDN。据报道,有很多用户申请使用这种ISDN业务。本来认为通信网按照这样的途径发展下去,将来的目标定为B2ISDN是顺理成章的,早些时候,以至两三年前出版关于通信网发展的书籍和文章,都把B2ISDN作为未来发展的方向。然而,自从1995年Internet在国际上兴起以来,通信网上信息业务量的分布情况开始发生很大变化,数据信息业务量遥遥领先,估计进入21世纪后,数据信息的重要性将超过长期传统的电话业务量,因而未来的通信网应当另行考虑以数据信息为重点,不能再谈以ISDN?B2ISDN作为目标了。7同步卫星传送国际通信和广播电视60年代,国际上向天空高处发射了三颗人造卫星,让它们定位于赤道上空36000km高度的平面,围绕地球均匀间隔。卫星就在这样高度的平面随着地球自转运行。卫星对地面上看的位置是静止的,因而这高空的轨道称为GEO(Geostationary Earth O rbit),卫星对地球同步运行,因而它们称为同步卫星。轨道上这样运行的三颗卫星可以覆盖地球上居住人口的面积。因此,同步卫星可以合适地用于国际和远地通信。每 一 卫 星 内 部 各 装 置 同 样 的 转 发 器(transponder)。在地面上适当地点,设置卫星地面站(earth station),装置适当大小的收发信机和对准卫星的抛物面收发信天线。这里地面站的发信机向卫星发送信号和无线电波,属于上行线路。对方地面站的收信机从卫星接收信号和无线电波,属于下行线路。就这样利用上行和下行线路,这里和对方可以传送信号和互相通信。因上行、下行线路距离很长,无线电波传播受到的损耗较大,而且接收端与发送端之间有较大的时间延迟,对双方会话不利。70年代,我国就在几十个大城市的郊区设置一定规模的卫星地面站。从此,我国可以利用这样的同步卫星与有关国家开通国际通信,国内有些地点也利用同步卫星与边远地区开通直达通信。还可以经过同步卫星按需要传送国际电视节目,或者向边远地区传送电视节目。实践表明,卫星的国际通信和电视传输在质量上是优良的、用户满意的。80年代起,上海有一单位安装甚小孔径卫星地面站(V SA T,V ery smallAperture Satellite station),是向高空同步卫星租用电路,利用卫星的接转,使地面上相隔稍远的几个地点连成通信网,对于大企业作为专用通信网,比地面上建筑有线专用通信网方便。我国的卫星广播电视是1985年正式开始的,中央电视台利用高空通信卫星向全国省级电视台传送中央广播电视节目,其效果优于过去依赖地面利用微波或短波播送的方式。并且利用卫星数字压缩技术传送广播电视,提高各地转播中央和省级的广播电视信源质量并扩大广播电视的人口覆盖率。随着同步轨道运行的卫星数目逐年增多,地面选用卫星于广播电视更加灵活方便。最初是使用C频段转发器,后来也使用Ku频段转发器。卫星广播电视又从节目传送发展642光通信技术2000年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.至直播,真是欣欣向荣,前途非常乐观。80年代,我曾撰写卫星通信方面的文稿,投往北京的通信期刊发表。我多次参加研究所关于卫星通信研究成果的评审鉴定会和上海的V SA T鉴定会。在适当的场合,我总是建议国内加多利用卫星通信,配合地面有线通信迅速发展。8无线蜂窝网向公众开放无线移动通信在当今世界受到热烈欢迎而且极有前途。回顾它从最初开始发展直至现在并展望21世纪,可以认为最主要和最基本的移动通信是城市蜂窝网,当初发明蜂窝网的形状,是把一个一个六角形的区紧密排列,每一区使用一个无线电频率,而每隔二三区可以使用同一频率,这种频率再利用的特点节约了无线电频谱资源,对于无线通信非常有利。80年代起,蜂窝网在很多国家的城市地区向汽车内的移动终端和步行的个人便携手机提供无线移动通信,使人们感到方便。当初是提供移动电话,传输模拟电话信号,不是很宽的频带,但话音质量满意。手机随身带,电话跟人走,不管你走到何处都能与需要的对方通话联络,使人们感到自由方便,摆脱了固定电话的局限。到了80年代下半期,通信设备需用的大规模集成电路芯片和数字处理器技术发展顺利,一般通信网准备从模拟式过渡至数字式。固定电话网的4kHz频带模拟电话利用脉冲编码调制PCM,转换为数字电话64kb?s。无线移动电话也要跟上数字化浪潮,但无线电频谱必须节约利用,于是话音编码采用线性预测编码L PC和码激励线性预测CEL P新技术,每路话音的数字速率降至513kb?s,适合移动手机要求,仍确保通话质量满意。于是,蜂窝网从模拟移动电话过渡至数字移动电话,也就是,无线移动通信从第一代进化为第二代2G。在90年代,这第二代无线蜂窝网在国际上普遍发展,真是兴旺发达。欧洲有标准组织GSM(GroupeSpecial M obile),积极地联合有关国家致力于发展900 M Hz频段的数字蜂窝网,因而这第二代在国际上普 遍 称 为GSM(GlobalSystemfor M obileCommunications)。在开始时,数字移动电话网利用时分多址(TDMA,T i me D ivision M ultiple A ccess),后 来 又 出 现 码 分 多 址(CDMA,Code D ivisionM ultipleA ccess),这两种制式在国际上都有使用。在90年代中期,美国指定18501990M Hz的140 M Hz宽 度 的 频 谱,供 个 人 通 信 业 务(PCS,PersonalCommunication Service)使用。这些都一直持续至90年代后期,保持不断的发展势头。第二代数字蜂窝网除了使用900 M Hz频段外,还兼用1800 M Hz频段。正在2G系统技术持续蓬勃发展的时期,国际上开始认真议论第三代移动通信3G(third generation)系统的前景,既要尽量采用可预见的和有把握的先进技术,又要照顾现已装置的仍应继续发挥作用的系统设备,再要订定全世界各国都认可的和共同遵守的标准。这3G系 统 将 称 为I M T22000(InternationalM obile Telecommunications),准备采用2000M Hz,即2GHz频段,于2000年起开放试用。这种3G系统不仅保持移动电话业务,还要十分重视开展移动数据通信业务。发展方向是无线系统和有线通信网一样重视数据传输,让无线移动用户同样能够接上国际互联网Intenet,使用互联网规约IP和宽带业务,以至数据速率达2 M b?s的多媒体通信。国际标准组织正在认真考虑各国提交的方案,包括我国的方案,有CDMA和宽带W2CDMA、TDMA,还有时分双工(TDD,T i meD ivision Duplex)。总是设法使无线通信在性能、成本和容量等方面都显出优势。正当国际上兴旺发展蜂窝网的年代,几家外国大厂商瞄准我国的巨大潜在市场和我国自己尚未能在国内制造设备的弱点,公然进入我国一些大城市,按照他们自己的制式建立蜂窝网,并出售他们制造的移动手机,争取到为数甚多的我国市民用户,第一代和第二代都是如此。直至最近3年,国内的通信器材厂也制造出蜂窝网基台设备和各种式样的移动手机,参与大城市的蜂窝网建设和供售自制的移动手机,与外国大厂商展开剧烈竞争,总算争取到相当人数的同胞踊跃支持,获得一部分市场。1999年2月,我在上海应邀参加国内一家企业自制移动通信蜂窝网基台系统的生产定型鉴定会,这是一次全国同行专家出席参加的大型会议,由北京特地来的原邮电部副部长任主任,我任副主任。鉴定的蜂窝网是参照国际上先进的第二代900?1800M Hz双频系统。经与会的专家认真考虑和讨论并视察实际制成的网和基台设备,一致同意通过鉴定,并鼓励大量生产,尽快占领国内自己的市场。又建议制造工厂注意迅速准备过渡至第三代3G系统,争取更大胜利。据国内通信期刊报道,北京公布关于全国移动电话用户总数的统计,1997年7月为1000万户,1999年底为4324万户,预测到2010年,全国移动通信用户总数将达到两亿户,接近固定电话用户总数。到那时,全球移动通信用户总数将突破十亿户,与固定电话用户总数相等。7422000年第4期张煦:20世纪通信演变过程回顾 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.9数据信息对通信网的冲击90年代起,国际上电子计算机进步特别快,普遍发展的势头明显。各单位和住家的广大通信用户不再满足于使用长期传统的电话机,还要新装计算机终端。90年代中期,国际互联网Internet兴起,在全世界公开开放,吸引越来越多的计算机用户踊跃“上网”,也吸引人们更多地购置和使用计算机。人们有了计算机终端,就可以在网上快速实现国内和国际通信,并索取各种大量的有用信息,而支付费用低廉。从此,通信网的数据信息业务量急剧增长。这些数据通信采用互联网规约(IP,Internet Protocol),传送效率很高。通信网上的信息业务,最主要的是传统电话业务和新兴的数据信息业务。国际上曾把这两类主要信息业务的业务量在最近几年以至进入21世纪后的增长率做过相当准确和可靠的统计和推测,认为两者都是逐年增长。传统电话业务长期以来一直是受到用户信赖的通信,其业务量在近年来以至进入21世纪后,将一直继续保持每年增长,近年的电话业务量在全世界的总数仍居各种信息业务的首位。而新兴的数据信息业务本来是不突出的,其业务量比较小,但自90年代中期起,数据业务量的增长率突然加大,是按指数律加大,比电话业务量的增长率高得多。如把两条增长曲线画在同一图纸上,可以看出明显的比较。数据增长曲线在近几年虽是低于电话增长曲线,但进入21世纪后某一年,数据增长曲线将与电话增长曲线相交。这意味着:到了21世纪的这一年,通信网传送数据信息业务量的总数将与传送电话业务量的总数相等。过了这一年,数据信息业务量将超过电话业务量,而且其后每一年,数据比电话超过越来越多。在美国,因数据信息业务比较发达,估计两条曲线将于2003年相交。在其他国家,因通信发展的具体情况不完全相同,很可能稍迟几年才出现两条曲线相交,但可以有把握地相信,在进入21世纪后不会多久,各国通信网承担的数据信息业务量必将超过电话信息业务量,这种总趋势在世界各国是相同的。过去长期内,世界各国的传统通信网是公用交换电话网(PSTN,Public Sw itched Telephone N etwork),其承担的信息业务是以电话为主,它的任务是保证任何两地的用户能够满意地实行双向实时会话。因此,这种通信网采用“电路交换”(Circuit Sw itching)的制式。多少年来,这种PSTN对市内电话和长途电话通信确实曾提供了优质服务,获得用户信任,并吸引人们加多申请新装电话机,以致电话普及率不断提高。这样的电话网在近年发展过程中曾经有意扩大提供信息业务范围至图视信息和数据信息,但没有对这些信息有何优先待遇。90年代中期起国际上Internet兴起,使通信网中用户计算机数据通信业务量遥遥领先,将来实行多媒体通信(multi media),仍属于数据为主的通信。由此,通信网的优先服务对象将从电话变为数据通信,原来的电话网受到重大冲击。电路交换制式不再适用,而代替它的将是有利于数据信息的分组交换(Packet Sw itching)制式。相应地,通信网必将是数字通信网,不可能再用原先的模拟网。通信网的容量将越来越大,从M b?s级增加至Gb?s级,利用电的“时分多路”器件逐步升级。通信网将使用IP,路由器和交换机都要用IP。通信网内还要装置插分式复接器(ADM,A dd2D rop M ultiplexer)和数字交叉连接(DXC,D igitalCross2Connect)。这些设备都是原来电话网所没有的。这样以数据为重点的分组交换网将兼顾所有信息业务的运行,将是统一的通信网,仍然保证电话业务的质量指标(QoS)。10波分多路加大光纤传输容量90年代中期起,由于用户信息业务量的迅速增长,要求通信网相应地加大容量以适应需要。自从早些时候从模拟通信网过渡至数字通信网,利用TDM技术,数字群系列进化至SDH,最高一级的数字速率10Gb?s,这是电的TDM(E2TDM)在目前阶段能够做到的最高速率。光纤传输线路每一光载波受到TDM数字信号的调制,一根光纤有能力传输这TDM最高数字速率10Gb?s,但不能再提高,因为这是电的TDM的极限,常称“电子瓶颈”。然而,通信网正在加大容量,要求主干线能够传输更高的数字速率,应该设法突破这E2TDM的限制。在这样的要求下,科技工作者联想到早期模拟通信时代铜线上装用的载波电话,那时频分多路(FDM)技术加大一对线对的传输容量。又联想到数字通信网的TDM技术加大一个光载波的传输容量。为了进一步发掘光纤的潜在传输容量,考虑在一根光纤上同时传输几个波长间隔的光载波,称为波分多路(WDM)。果然,在90年代中期,利用适当的单模光纤和适当的波长窗口,确实做到了WDM。如果一根光纤同时传输4路光载波,每路光载波各自传输E2TDM信号10Gb?s,那末这根光纤传输的数字速率就提高为410Gb?s=40Gb?s的数字速率。如果一根光纤同时传输36路,每路10Gb?s,则这根光纤的传输容量加大至3610Gb?s=360Gb?s。到了1998年,国际光纤通信会议传出实验成果的捷报,在非零色散的单模光纤N ZDF842光通信技术2000年第4期 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.上,利用1550nm较宽的80nm波带,居然能够同时传 输100路 的 密 集 波 分 多 路(DWDM,DenseWDM),每路传输E2TDM信号10Gb?s,一根光纤能同时传输10010=1000Gb?s、即1Tb?s的高速率。而且配合利用光纤放大器EDFA,可以使1000km长距离实现1Tb?s的全光传输。后来国际会议又有报告提高到了3Tb?s的数字速率,没有尽头。这是90年代中期起,单模光纤在1550nm波长窗口利用WDM?DWDM开创的好成绩,表明波分多路技术发掘利用光纤的巨大潜在传输能力。就是说,光纤传输线路装上波分多路系统,可以加大一根光纤同时传输的容量,以适应大容量通信网的传输需要。总的来说,电的时分多路TDM可以适应Gb?s级容量通信网的需要,光的波分多路WDM可以用于Tb?s级容量通信网。Development History of Telecommun ications in the 20th CenturyZhang X u(Shanghai Jiaotong U niversity)AbstractThe paper begins w ith briefly mentioning the three great inventions of telegraph,telephone andradio,and application of radio telegraph and w ire telephone in the early period.Then it review s theinstallation and production of carrier telephone system s,the evolution from analog to digital communication,the transition from copper w ire to optical fiber communication,the preli m inary work on integrated servicesdigital network,and the use of satellites for international communication and television.Finally,it explainsthe recent development of cellular network,the i mpact of data infomation to the communication netw erk,asw ell as the application of to the w avelength division multiplexing to enlarge fiber transm ission capacity.Keywordsw irecommunication;w irelesscommunication;digitalcommunication;opticalfibercommunication;cellular communication;satellite communication我国一级长途光缆干线网工程全部竣工据今年11月1日 人民邮电 报道,10月27日,铺设广(州)-昆(明)-成(都)光缆主干线已竣工并通过验收。至此,历时8年,总长8万km的“八纵八横”通信光缆干线网工程全部落下帷幕。“八纵八横”光缆网是我国在公用网中最具代表性的光纤通信建设,它由48条光缆骨干线组成。“七五”特别是“八五”时期完成了22条,比如构成纵贯东部沿海地区长途通信纽带的京济宁(北京-天津-济南-南京)干线;被称为我国通信干线脊柱中轴、南北主动脉的京汉广(北京-武汉-广州)干线;西北内陆地区通往首都和东部地区主要通道的京呼银兰(北京-呼和浩特-银川-兰州)干线;形成东北两条通信支柱、被称为我国通信“光缆巨梯”的两条干线;京沈哈(北京-天津-沈阳-长春-哈尔滨)和京承齐(北京-承德-阜新-白城-齐齐哈尔)干线等等,这22条主干线总长3万多km,初步构成了“八纵八横”的框架格局。进入“九五”后,是我国通信建设达到一个前所未有的飞速发展时期,短短的5年时间就完成了26条干线,如京九广(北起北京,经河北、济南、湖北、九江、到达广州和深圳)干线、济石太银(济南-石家庄-太原-银川)干线、北中南三工程等等,总长4万多km。“八纵八横”光缆通信网的建成,无论是在过去的十几年间或今后,对我国在政治、军事、国民经济信息化等等各方面都起到了并将继续起到不可估量的作用。(欧裕德)9422000年第4期张煦:20世纪通信演变过程回顾 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co.,Ltd.All rights reserved.