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  电信博物馆 > 光通信 > 光纤大展示 > 光纤通信之奇能


 


汗牛充栋

  大家外出坐车都希望自己的车能很快地跑,这就需要有宽阔的马路;马路越宽,容纳的车辆也就越多,车辆才有机会跑得快。高速公路就以其路宽、车快、无阻塞,通过的车辆多而备受人们的青睐。相似的,信息高速公路要求在其上传送任何信息都畅通无阻,不论是话音、数据,还是图像都能够随心所欲地传送,而不会发生阻塞现象。对于通信系统,信道的频带越宽,相当于马路越宽,所能承载的信息也就越多,也就是通信的容量越大。光纤以其极高的通频带当仁不让地成为信息高速公路的“马路”。

  到90年代,光纤的传输速率已经达到了每秒T比特级;目前,国外实验室中光纤的传输速率已达7T bit/s。“T”是什么概念呢?T数量级为10的12次方,1T bit/s的速率意味着我们可以用一对只有头发丝1/10粗细的光纤在1秒钟之内将300年的泰晤士报传送到世界上的任何一个角落,或者同时传送10万路电视节目,或同时通1200万路电话。试想如果像电缆那样把十几根或上百根光纤组成光缆(即空间复用),再使用波分复用技术,其通信容量就会大得惊人。但是......

  ☆☆☆☆☆ 深入一点,成为通信高手!☆☆☆☆☆

  但是在通信中,信道的带宽和信道的容量遵所谓的香农公式:

  

  其中,B是信道频带宽度(简称带宽)
     S是信号功率谱密度
     N是信道噪声功率谱密度
     C是信道容量

  由于任何信道都无法避免地会有各种噪声,而信号的功率也不可能太高,所以信道的容量不可能达到无穷。

  尽管如此,光纤的带宽在通信传输领域仍然是首屈一指的,具有不可替代的地位,正所谓“瘦死的骆驼比马大”嘛。下面是几种主要的传输线路的容量比较。

传输线路 传输话路数
平衡电缆 3,000
微波 50,000
同轴电缆 100,000
毫米波导管 300,000
光缆 5,000,000以上

香农——信息论的奠基人

  “通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息”。

  这是数学家香农(Claude E.Shanon)在他的惊世之著《通信的数学理论》中的一句名言。正是沿着这一思路他应用数理统计的方法来研究通信系统,从而创立了影响深远的信息论。

  香农,1916年生于美国密执安州的加洛德。在大学中他就表现出了对数理问题的高度敏感。他的硕士论文就是关于布尔代数在逻辑开关理论中的应用。后来,他就职于贝尔电话研究所。在这个世界上最大的通信公司(美国电话电报公司)的研究基地里,他受着前辈的工作的启示,其中最具代表性的是《贝尔系统技术杂志》上所披露的奈奎斯特的《影响电报速率的一些因素》和哈特莱的《信息的传输》。正是他们最早研究了通信系统的信息传输能力,第一次提出了信息量的概念,并试图用教学公式予以描述。而香衣则创造性地继承了他们的事业,在信息论的领域中钻研了8年之久,终于在1948年也在《贝尔系统技术杂志》上发表了244页的长篇论著,这就是上面提到的那篇《通信的数学理论》。次年,他又在同一杂志上发表了另一篇名著《噪声下的通信》。在这两篇文章中,他解决了过去许多悬而未决的问题:经典地阐明了通信的基本问题,提出了通信系统的模型,给出了信息量的数学表达式,解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等有关精确地传送通信符号的基本技术问题。两篇文章成了现在信息论的奠基著作。而香农,也一鸣惊人,成了这门新兴学科的奠基人。那时,他才不过刚刚三十出头。

  他的成就轰动了世界,激起了人们对信息论的巨大热情,它向各门学科冲击,研究规模象滚雪球一样越来越大。不仅在电子学的其他领域,如计算机、自动控制等方面大显身手,而且遍及物理学、化学、生物学、心理学、医学、经济学、人类学、语音学、统计学、管理学……等学科。它已远远地突破了香衣本人所研究和意料的范畴,即从香农的所谓“狭义盾息论”发展到了“广义信息论”。

  进入80年代以来,当人们在议论未来的时候,人们的注意力又异口同声的集中到信息领域。按照国际一种流行的说法,未来将是一个高度信息化的社会。信息工业将发展成头号工业,社会上大多数的人将是在从事信息的生产、加工和流通。这时,人们才能更正确地估价香农工作的全部含义。信息论这个曾经只在专家们中间流传的学说,将来到更广大的人群之中。香农这个名字也飞出了专家的书斋和实验室,为更多的人所熟悉和了解。

 
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