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追光者們:光纖通信走過的一百年

时间:2020-05-13     【转载】   来自:新浪財經頭條

真空中光的速度,是目前所發現的自然界物體運動的最大速度。

在認識到這一條真理之前,關于追逐光的故事,就已經銘刻進了東西方的神話當中。我們傳頌夸父追日的故事,幻想阿波羅駕駛著太陽神車,計算光每一秒的行進速度。我們對于光的追逐,是對于極致速度的追逐,這種追逐如同一場人與自然的競技。

只不過當我們的文明發展到一定高度時,這種競技不再僅僅依靠我們的雙腳去奔跑。而是讓信息作為替代,在世界的各個角落穿流,擊破速度所限的藩籬。我們雖然難以在物理世界超越光速,但在卻可以在數字世界無比接近光。

我們今天所要討論的光纖通信發展史,就是這段漫長賽程中,人類的一個小小的高光時刻。

追光伊始:當貝爾聽到光

“光纖通信”四個字對于中國人來說,似乎是一個帶著點“千禧味道”的名詞。在2000年,家庭寬帶逐漸普及,光纖入戶成了件時髦事后,普羅大眾才開始了解到這種技術。

實際上從十九世紀開始,人們就已經發現自然界中的速度王者——光,可以通過物質傳導成為一種高速的傳播介質。很多科學家和工程師都曾嘗試過將這種介質利用起來,電話之父貝爾就曾經發明過一種叫“光話機”的技術,將一塊極薄的鍍銀云母鏡片放在陽光下,當鏡片隨著聲音產生振動時,反射的太陽光束也會隨著變化。將這種光信號轉化成電信號,就能還原出模糊的人聲。貝爾形容,他聽到了“光的笑聲、歌聲和咳嗽聲”。

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(貝爾)

但由于工程能力限制,光纖傳播一直受損耗困擾。貝爾的光話機僅能在200米的范圍內進行通話,后來出現的光纖也僅僅能被應用于醫療內窺鏡。因此當時的人們也僅僅是將其看做工業革命時代迸發的科技成果之一。

光纖通信從實驗室抵達產業的蟲洞時刻出現在60年代,彼時的工程師,后來的諾貝爾獎得主高錕用一篇論文解釋道,此前光纖傳播的損耗原因主要歸咎于材料的低凈度,如果應用高純度材料,光束傳播至少500米時還有10%的能量剩余。

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(高錕)

高錕的觀點雖然也停留在理論層面,但他用數學證明了光纖是可以為通信傳播所用的。很快,在工程層面的配合下,美國康寧、貝爾等等企業都開始在光纖工程化上取得了突破。到了70年代,我國武漢郵電學院也開始研究光纖通信。

這條與光追逐的跑道,便就此鋪開了。

“光纖革命”與其背后的中國追趕者

雖然中國從70年代就開始了對光纖通信的研究,但在場與光追趕的比賽中,我們真正展現出“存在感”,還是在90年代。

如果說70年代前后,人們對通信的需求還左右搖擺于可視電話是否能夠普及,那么隨著后來個人電腦的出現,互聯網立刻成為了通信產業更加清晰的方向——讓更多設備更加方便的接入互聯網,并通過這張網絡更快更好的傳輸信息。

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在80年代末,國際電信聯盟推提出了時分多路復用傳輸系統同步數字系列(也就是我們所熟悉的SDH),這種適用于多點傳播的光傳輸網,與當時與日俱增的設備數量所帶來的通信需求契合度極高。光纖通信由此迎來了第一個產業繁榮期。在1988年,完成一定科研累積并認識到光纖通信重要性的中國,開始了“八橫八縱”大容量光纖通信干線傳輸網的建設。

值得記住的是,在1996年,華為發布了首款SDH設備SBS155/622,正式進入光傳輸網產業。這意味著光纖通信在中國已經不僅是一項政府主導的基礎設施建設,而是一條生機盎然、可多元發展的市場賽道。

相比國內的起步狀態,在整個90年代里,海外光纖通信市場已經經歷了完整的勃發周期。其中最為典型的案例,就是知名電訊、通信企業北電網絡起伏。

在90年代中期,大多數光纖通信的傳輸能力都停留在2.5 G。人們也都默認這一速度便是光纖傳輸的上限。而北電通過技術突破,破天荒的推出了10 G SDH產品。在那個互聯網泡沫正盛,人們對互聯網的可能性懷有無限期待的年代。這樣驚人的體驗提升,自然成為了撬動市場最有力杠桿。浪潮之中,當時的北電網絡CEO羅世杰提出了“光纖革命”的口號。新技術也如同革命浪潮一般,迅速席卷世界。巔峰時期的北電一度占據了全球光纖通信設備43%的市場份額,排名第二的朗訊科技,市場份額僅有前者的三分之一。

重壓與厚賞:為什么中國跑者必將趕超?

市場上的大浪淘沙永不停歇,很快曾經掀起過一場革命的北電,也因為互聯網泡沫破裂帶來庫存積壓,又錯誤地判斷市場發展方向,對于40 G大容量光纖研發投入過大。企業經營不善最終導致破產,退出了通信產業舞臺。

但這場“光纖革命”留給通信廠商,尤其是中國通信廠商了一條重要啟示——這個世界對于技術進步的渴望,以及對于技術進步的敏感程度,遠超人們想象。

回溯2000年前后,那段中國光纖通信看似默默無聞的道路,我們也能看到有關創新的閃爍星光。

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華為在1997年就已經推出了自研SDH系列芯片,并對原本的SDH架構進行改進,在1998年推出了更靈活的MADM架構。同樣在這一階段,由中興通訊和北京郵電大學聯合承擔的863計劃項目完成驗收測試。雙方研發的光分插復用設備開始投入商用。中國企業這種對于創新的投入,不僅為后續技術研發打下了地基,更通過不斷加大技術自研比重以平衡成本,幫助中國本土通信企業在后續的競爭中博得了更大贏面。

如今看來,從這些成果和當時中國科技發展階段,已經可以捕捉到中國光纖通信廠商必將走向產業潮頭的蹤跡:

其一是累積與貯藏之蹤。

雖然通信市場化發展晚于發達國家,但是中國對光纖通信技術落后的卻不多。加之因發展階段不同,華為、中興等企業沒有像北電那樣被互聯網泡沫的破滅禍及,最終得以貯藏實力,在研發和市場發展上更加靈活。

其二還有涌動與暗流之際。

跳脫出通信產業之外,2000年左右中國經濟飛速發展,第一代互聯網企業站住腳跟,都意味著這片市場對通信產業來說一片向好。加之當時中國的人口紅利效應剛剛冒頭,大量數據機構得出結論稱中國將成為世界第一大寬帶市場。巨大的用戶數量、正在發展中的互聯網經濟加上中國對于基礎設施建設的重視。都給光纖通信廠商帶來了更大的壓力。

重壓與厚賞之下,已經跑過半程的中國光纖通信廠商除了押注技術創新的未來之外,別無選擇。

萬物傾斜下的2006

2006年是個重要的時間節點,無數影響深遠的變革都發生在它附近。

在當時,Facebook用戶數量正在逐漸趕超Myspace。承載了豐富游戲API、音樂模塊、照片與文字的SNS社交媒體替代了內容形式單一的博客。

同樣的時間段里,一份《互聯網音樂調查報告》顯示,50%的用戶已經不再購買或很少購買CD,選擇用互聯網滿足自己聽音樂的需求。

人們的行為軌跡正在悄悄因為科技發生傾斜與流通,通信比以往更加無處不在,也比以往獲得了更多的期望——SDH模式并非完美無缺,除了速率與容量之外,SDH的調度模式較為復雜,應對故障時靈活性較差,對于業務的波及面較大。互聯網企業渴望更高速與穩定的通信網絡,以釋放自己在業務上的想象力。通信企業也在渴望著技術革新,以此能夠在以往的基礎設施架構上,更低成本的擁抱增量市場。

在這一過程中我們可以清晰地看到,在追光者們的身影中,中國正在不斷超趕直至前列。像是當國際電信聯盟發布SDH標準時,中國企業所做的更多是推出相關產品。

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但在2006年國際電信聯盟推出容量更大、光電雙層調度的OTN(光傳送網)時,華為這樣的中國企業已經在其背后貢獻了75%的標準制定工作。同樣也是在這一年,憑借著自研芯片能力與創新架構,華為的SDH市場份額迅速上升直達全球第一。直到今天,很多電力、鐵路等對通信穩定性要求較高的行業,還在應用著華為的SDH產品。

而在兩年之后的2008年,華為則發布了業界首個光銅一體接入平臺MA5600T。在漫長的光進銅退過程中,這種能夠在一個平臺利用起純光、純銅、光銅混合多種接入網的模式,自然成為了極好的選擇。

在世界的另一頭,光纖通信市場同樣在發生變化。隨著互聯網泡沫破裂帶來的沖擊,加上東方有力對手的成長。原本玩家眾多的光纖通信市場開始出現了整合趨勢,最典型的就是發生在2006年年末,阿爾卡特與朗訊的合并。合并之后阿爾卡特-朗訊更加注重中國市場的“追光事業”,并在2007年一度成為中國市場僅次于華為的第二大通信設備制造商。

中國賽道的十年蝶變

但有趣的是,中國賽道上風云不僅僅因為追光者們的競爭而涌動,還要看賽道本身的起伏波動。時間回到今天,中國與中國科技企業已經不再像2006年那樣,在變革發生的一瞬飛身躍起,抓住機會。

十余之間,這里已經成為一片孕育變革的土地。

從2006年至今,通信技術與互聯網的發展歷經了體系化的劇烈演化。

1、萬物互聯的萌芽。

從移動設備的普及到如今IoT逐漸進入產業和生活,在萬物互聯這一反復被提及的概念中,“萬”與“互聯”都為通信網絡提出了新的需求:可預見的網絡終端數量持續增長,意味著這些節點的聯接需求正在呈指數級增長。這種情況對于網絡架構的先進性、網絡穩定性、帶寬等等,都提出了全新的要求。

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2、業務端的普惠之蛻。

與萬物互聯同時發生的,是整體業務環境正在脫胎換骨。產業智能化、智慧工業、企業上云的普及,正在讓光纖通信潛入更多企業成為其不可或缺的一部分。在這種前提下,光纖網絡如何在運維層面更好地服務用戶?

3、通信技術的蝶變。

最重要的還有通信技術本身的變化,5G的出現、Wi-Fi 6協議的應用,無一不意味著人類在追逐光速的路途中不斷向前。同樣作為通信橋梁的重要組成部分,光纖通信也理應有更底層的技術蝶變。

在這種演化之下,光纖通信廠商們的技術創新顯然更觸及根源,并系統的定義了至少未來十年的光纖通信發展趨向——這場比賽正在進入未知之境,領頭者奔向正確的地方,腳下便會出現跑道。從結果來看,領頭者的重任最終還是落在了中國自己的光纖通信廠商身上。

尋路者華為:奔向全光網未來

在華為身上,我們可以清晰體會到“尋路感”。我們可以用三個關鍵詞,總結光纖廠商當下的動作。

“破界”——通過對固有邊界的打破,將技術創新推動至下一層面。

在為OTN貢獻了75%標準之后,華為仍然在對OTN繼續進行完善。今年華為所發布的業界首個Liquid OTN光傳送解決方案,就強調了光傳送網應從物理承載網絡向業務承載網絡演進。通過泛在聯接、帶寬無損調整、超低傳輸時延等等能力,滿足不同業務的用網體驗。2020年初,ETSI標準組織成立了F5G工作組,通過推進標準制定和產業落地,加速光纖到戶到光聯萬物進程。這一切意味著10G PON技術將正式商用,自動駕駛、云VR、高清直播等等對于通信速率、穩定程度高度敏感的業務,很快就將變得觸手可及。通過光傳輸、光接入和光貓三個層面的協作,泛在能力、網絡資源利用能力正在一起融入用戶體驗之中。

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“破限”——盡力突破理論和工程層面的能力限制。

破限能力,似乎可以被理解為跑者們對于自身體能的極限。實際上在光纖通信市場不斷優勝劣汰的過程中,如北電這樣退出歷史舞臺的企業,究其根本是“體能”達到了上限。而在跑者突破自身的極限時,無疑也在改變著整場比賽的入場標準。華為海思在研發上的持續投入和創新,則極大地提升華為光產品競爭力。曾經與華為同臺競技的廠商,如今已經出現了落后的趨勢。還有將一千根光纖集中光背板上的OXC全光交叉技術,也通過工程能力的極限突破實現站內0連纖,極大的降低了排障復雜程度。

“破式”——突破固有業務范式以適應科技產業的整體發展。

在去年,華為發布面向企業的智簡全光網戰略,并圍繞全光園區、全光數據中心互聯、全光承載應用場景推出創新的“三束光”產品。這是首個面向企業市場的光網戰略,將領先的光聯接技術和成功經驗引入企業園區、數據中心和生產通信,成為企業數字化轉型的驅動底座。截至2019年底,華為的“三束光”產品已應用于158個國家和地區的3800個客戶,服務政府、能源、交通、教育、醫療、金融等多個行業。當越來越多的企業開始接觸全光網后,“信息高速公路”和極簡的網絡體驗,會在不久的將來成為企業的核心競爭優勢。

打破一切之后,華為所奔向全光網未來,將是一個光聯接無所不在的未來。

結束語

人類用了一百年的時間追逐光,光也向前走了一百光年。

可具象化到生活中時,我們又發現這“一百光年”的距離似乎很短。百年之前,我們只能透過薄薄一片云母,聽到光帶來的模糊聲響。百年之后打開手機、電腦,隨處可得的光落在我們掌心,把地球另一端的風景實時放映。

當華為開始對企業全光網加以更多投入后,我們仿佛可以預見到光下一步的行進蹤跡。盤桓于不同產業場景的企業如同水閘,將光網能力分流至每一個細小渠道中,工業生產、醫療、企業園區……直至這種能力無處不在。同時光纖本身也有無限進化空間,像是現在應用于工業、農業中的傳感概念,也可以與通信網絡結合,光纖也可以擁有傳感能力,感知到形變、溫度等等變化,從物理層面降低事故發生的可能。最終讓光纖網絡無限接近數字化,更加輕盈地覆蓋到生活的每個角落。

這段追光之旅不會結束,追光者們會繼續捕捉光的力量,并以此改變世界。


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