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悼念高錕先生丨先人已去,光纖通訊產業何以緬懷

9月23日,光通信行業奠基者,前諾貝爾物理學獎得主,香港中文大學校長高錕先生在香港去世,終年84歲,網上一片悼念之聲。感佩高錕先生卓越的科學成就,億歐謹借此文章和大家一起沉痛悼念先生的離世,祝先生一路走好。

據CATR統計數據顯示,截止2016年5月底,僅我國光纖到家覆蓋規模達到70400萬戶, 如此之多的用戶通過光纖技術鏈接到網,暢享網絡的高效以及便利。對於以高錕先生奠基的這樣一項足具社會意義的偉大發明,其發展歷程如何?現實運用以及未來方向怎樣?面對奠基者高錕先生的離去,我國光纖通訊產業的工作人員們又將以何種方式緬懷?方能不付前人開拓,不斷創新並且將我國光纖產業推向更高的發展維度。

光纖通訊的歷史以及產業現狀

光纖通信指一種利用光與光纖傳遞資訊的方式,其實現原理主要是通過一個發射器,將電訊號轉換成光訊號,再透過多半埋在地下並且連接不同的建築物光纖將光訊號傳遞出去,最後通過一個光接收器將光訊號轉換回電訊號。

自古以來,人類對於長距離通訊的需求就不曾稍減,從烽火到電報,再到1940年第一條同軸電纜正式服役,這些通訊系統的複雜度與精細度都在不斷的進步,但是這些通訊方式各有其極限。一直到了二十世紀中葉,人們才了解到使用光來傳遞資訊能帶來很多過去所沒有的顯著好處,但由於各方面因素的限制,光纖通訊也一直停留於想象之中,這一現狀伴隨著高錕先生首先在理論上的突破而開始有所變化。

1967年7月,高錕先生在英國工作時發表了一篇叫做《Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies》的論文。該論文從理論上首度提出透明玻璃可以作為光通信的媒介,其方法是通過降低材料中的雜質濃度,實現光波損耗在20 dB/km以下即可滿足光通信的需求,由於該理論過強的先鋒性以及實驗性,被當時的業內人士評為癡人說夢。但在高錕先生的論文發表後四年,按照其所預示的正確途徑,康寧公司在1970年製備出了在0.633 μm波長損耗為17 dB/km的可實用纖維波導光纖,“癡人說夢”的夢話變成事實,光纖通信的時代正式開啟。

從技術優勢的角度來看,光纖通信具有超高速、傳輸容量大並且可以產間距傳輸等優點。相關數據表示,目前光纖通道訊單路傳輸速率已達20~40GB/s,採用OTDM技術甚至可以達到640GB/s以上;與此同時,一根光纖中可以同時傳輸100甚至於1022路信號;其放大站基地也可以遠達100公里設立一個,綜合性能遠遠高於其它種類的傳輸技術。這使得光纖通信在世界範圍內得到廣泛采納,成為高品質資訊傳輸的主要手段和有線通信的主要方式。

自1982年光纖通訊初步商用以來,越來越多的公司加入光通信技術發展的競逐,光纖通信迅速發展,促進了光纖應用和產業化,光纖需求量呈指數規律上升。陸地、海底都鋪設了光纖,延伸近到辦公桌和家中,預計到2020年底,全球固網寬頻用戶數將達到9.894億。

技術的優勢帶來了政策上的大力傾斜,各國政府也紛紛頒布了相關寬頻戰略。將光纖通訊技術列為拉動經濟發展的有效手段,許多國家都投入了大量資金用於寬頻建設,以此作為實現經濟復甦和增長的重要舉措。

國內光纖通訊產業現狀及發展前景

伴隨著光纖通訊商業化的不斷開展,我國光纖通訊產業也迅速的跟進,目前我國光纖寬頻用戶數量已經位列全球第一。

就光纖光纜產能以及需求一個方向來看, 我國光纖光纜產業的發展歷經了三次快速發展的時期。

1991-1994年的第一次擴張期,使得中國的光纜產能規模達到了100萬芯公里/年;

1999-2001年的第二次擴張期,產能達到3000萬芯公里/年;

2008年以來第三次擴張期,國內光纖產能跨越式地達到了近億芯公里/年,光纜產能更大;

在三次快速發展過程中,除了新興機構不斷加入以外,已有市場的大型機構也持續不斷地擴大規模提升產能,與此同時,有實力的企業開始合資建立光棒生產基地,競爭向產業鏈上遊延伸。根據CRU統計,2014年全球光纖光纜出貨量超過3億芯公里,光纜需求量超過2.85億芯公里,我國早在那個時期便已經成為國際光纖通訊產能和需求的最大動力。

在光纖寬頻用戶數量上,據CATR統計數據顯示,截止2016年5月底,全國光纖入戶(FTTH)覆蓋家庭規模達到70400萬戶,其中全國主導運營企業FTTH覆蓋家庭平均比例已接近90%,部分省份已覆蓋接近100%的家庭。與此同時,伴隨著“寬頻中國”政策戰略的實施,我國已經建立了一批標杆型“全光網省”,超過130個全光網絡地市。

目前我國光纖用戶佔比已大大高於國際平均水準,未來幾年伴隨著農村光纜到村、光纖入戶進程的持續推進,我國FTTH覆蓋家庭規模仍將不斷增長,與此同時,伴隨著FTTH網絡覆蓋範圍擴展,寬頻用戶也將繼續保持快速向FTTH網絡遷移。

可以預測,未來一段時間內,伴隨著家庭智能網關、影片通話、IPTV等融合服務加快發展,在追求消費體驗更新的過程中,人們對於高帶寬的需求必將越來越旺盛。與此同時,伴隨著5G技術的加速商用化落地,光纖通訊技術的需求增長也將持續高速增長。

1960年代,在光纖通訊尚且沒有任何實質性突破的時候,高錕先生仍對光纖通信的實現充滿信心。他曾講過:“I cannot think of anything that can replace fibre optics. In the next 1,000 years, I can’t think of a better system.”,如今世界範圍內對光纖通訊的大範圍採用以及商業化落地,這充分的證明了光纖通訊是一項偉大的發明。

在2009年接受諾貝爾頒獎的典禮上,諾貝爾物理學獎評選委員會主席約瑟夫·努德格倫如此評論高錕先生:“早在1966年,高錕就取得了光纖物理學上的突破性成果,他計算出如何使光在光導纖維中進行遠距離傳輸,這項成果最終促使光纖通信系統問世,而正是光纖通信為當今互聯網的發展鋪平了路線。”

光纖通訊為當今互聯網的發展鋪平了路線,高錕先生傑出的科學成就耀眼奪目。一如1996年中國科學院紫金山天文台特地用他的名字將國際編號“3463”的小行星命名的那顆“高錕星”,亙古長存。

先人已去,最好的緬懷方式是承其志業

回望高錕先生的一生的軌轍,可以看出他不僅始終心系工業界,將自己的一生都獻給光纖通信工程。與此同時,高錕先生在教書育人的方向也有很高的建樹,他曾在擔任香港中文大學第三任校長時期成立工程學院、教育學院及多間研究所,促進跨學科研究;提升校園主乾網絡,連接世界各地系統;與國際學術重鎮保持密切聯繫,加強與本地工商界合作;系列工作為中大成為世界級研究型綜合大學奠定堅實基礎。

作為光纖通訊領域的先驅以及奠基人,高錕先生不僅在科學領域擁有卓越的貢獻,在教育建設、人才培養等方面也有傑出的貢獻,其豐功偉績值得我們牢記內心。伴隨著光纖技術在除了通訊以外的傳感,雷射,醫療,消費等許多領域也找到了用途。光纖通信技術的外溢讓更多行業得以受益,光纖技術所創造的巨大社會價值讓數不盡的人群受益。

先生之風 山高水長,高錕先生辭世的消息使我們內心沉痛。當我們悼念高錕先生的時候,也升華至一種對其科學上努力付出、銳意創新精神的追思,同時也包含了對其卓越貢獻所帶來空前社會福利的感激。人生總有終點,但如高錕先生這般功勳卓著的行業先人,其精神以及社會意義是不應該存在終點的。

作為國人,我們為高錕先生一生的成就感到驕傲,但是當我們悼念先生的時候,或許承襲其在科學領域努力付出的高貴品質,然後站在他們所打造下地基的“巨人的肩膀上”銳意創新、持續開拓,這將成為一種最好的緬懷方式。尤其是在當下中美貿易戰摩擦日盛,國家正在尋求科技轉型的關鍵時刻。

戊戌中秋之際,高錕先生乘風仙去,先生一路走好。

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