光纤光缆与信息技术发展与思考

信息技术研究性学习课题

张晓佳
（一）课题名称：光纤光缆与信息技术发展与思考
（二）课题提出的背景：
信息时代互联网改变了我们的生活、工作方式，然而我们对这种信息技术的主要形式网站却一无所知，有如井底之蛙，所学的信息技术教程更是落后于这个时代的发展。
（三）课题研究的目的意义：
通过对光纤光缆与信息技术发展的研究，获取更新的信息技术的基础知识，通过研究的深入，让参与者的电脑水平与相关知识都能得到一定的提高！在研究的分工协作过程中，培养大家的团体合作精神！信息技术的发展速度也随着光纤的出现不断加快。随着国际互联网业务和通信业的飞速发展，信息化给世界生产力和人类社会的发展带来了极大的推动。光纤通信作为信息化的主要技术支柱之一，必将成为21世纪最重要的战略性产业。光纤通信技术和计算机技术是信息化的两大核心支柱，计算机负责把信息数字化，输入网络中去；光纤则是担负着信息传输的重任。当代社会和经济发展中，信息容量日益剧增，为提高信息的获取、传输、存储和处理的速度和容量，光纤通信被广泛的应用于信息化的发展，成为继微电子技术之后信息领域中的重要技术。我国光纤通信目前存在的接入网问题，即突出的入户线问题。由于资金的紧张，我国现在的光纤通信，送入家庭的一段还是采用的传统的铜线，使整个网络的速度大打折扣，造成了“大卡车进不了小胡同”的现状。光纤到家庭是信息化发展的前提，只有这样，才能实现真正意义上的信息化。
（四）课题的研究方法：
1、由信息技术科任教师，把光纤光缆基础的知识与信息技术发展史传授给研究组的成员。
2、学生动手实践，让每一人参与其中，每周四的活动时间保障，对相关的技能，师生之间实行一一的交流。师生之间共同研究，共同查找问题，解决问题，共同进步。
3、以组为单位，组织组员，进行模块化的分工。各负其责，分工协作，让每一个参与者在全面提高自己电脑素质的同时，能根据的自己的兴趣，在电脑的某一方面成为“高手”，并起到带头的作用。
4、把刚学到的知识迅速在网站中得到应用，并在应用中解决学习过程中碰到的一些问题！感受光纤在互联网时代的价值所在,充分了解信息技术的发展史。
（五）课题研究过程中探索的主要问题：
1、光纤光缆与信息技术发展史的基本知识。
2、如何使互联网的建设面向大众化，互联网文化的群众性。
3、如何在互联网时代取得平等的地位，共享互联网的资源。一句很精典的名言：“在互联网时代，别人不知道你是一条狗”！同样，在互联网时代，我们远离前沿，但我们也是互联网大家庭中平等的一员！
（五）与课题相关的知识
一、计算机的发展史
世界上第一台计算机于1946年诞生在美国，并命名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Calculator）。由美国宾夕法尼亚大学研制成功。它是一个庞然大物，由18800多个电子管，1500多个继电器，30个操作控制台组成，占地170平方米，重30多吨，每小时耗电150千瓦。其运算能力是：每秒5000次加法，每秒56次乘法。比人快20万倍。在美国陆军弹道研究所运行了约10年。计算机经过50多年的发展，不仅在技术上，更是在应用上都是令人鼓舞的。
其发展经过了"四代"。这四代的发展体现在五个方面：
一是计算机硬件方面，主要是元器件的发展。从电子管元件发展到晶体管元件，再到小规模集成电路、中规模集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路；硬件的发展还表现在从简单的外部设备（仅提供简单的输入输出设备）到多样化的外部设备的发展，如键盘、鼠标、数字化仪、扫描仪、音频输入器、手写输入设备、显示器、打印机、绘图仪、音频输出等等。
二是运算速度方面，从每秒几十次发展到几万次、几十万次、乃至数千万亿次。
三是系统软件方面，从裸机（不提供任何软件）发展到提供管理程序、操作系统、语言系统、数据库管理系统、网络软件系统、各种软件工具等。
四是计算机应用方面，从单一的科学计算应用发展到数据处理、图象处理、音频处理等应用；使计算机的应用领域从单纯的科学研究领域发展到社会上的几乎所有领域；随之激发了应用软件和应用软件开发技术的篷勃发展；各种通用应用软件和专用应用软件如雨后春笋层出不穷，展现出了计算机应用灿烂的春天。
五是计算机技术的发展速度方面，计算机技术的发展周期越来越短，硬件的更新周期从五年缩短到两年、一年、八个月，直到现在的两三个月。软件的发展周期从十年缩短到五年、一年；而现在随时就有可能出现新的软件，令人目不暇接，而且如繁花似镜。因此，计算机是迄今为止的人类科学技术史上最重大的成就。
计算机的发展简列表：
阶段 年代 主要元件 特 点
第一代 1946 - 1957 电子管 速度底，功耗大，价格昂贵，可靠性差，用机器语言编程，应用难度大，仅应用于数值计算
第二代 1958 - 1964 晶体管 体积缩小，功耗降低，速度增快，价格比较便宜，可以使用高级语言编程，形成软件控制，应用于数据处理和实时控制。
第三代 1960 - 1972 小规模集成电路（SSI）
中规模集成电路（MSI） 体积进一步缩小，速度进一步提高，价格进一步降低，可以使用多种高级语言编程，软件逐步完善，操作系统形成并复杂程度高、功能强大，应用领域迅速扩大
第四代 1970之后 大规模集成电路（LSI）
超大规模集成电路（VLSI） 微型计算机出现，性能大大提高，价格大大下降，软件更加丰富，应用领域更加扩大，计算机网络普及，小巨型机开始产生。
计算机发展的现实向我们展示了它总的发展趋势是：巨型化，微型化，网络化，智能化。
网络化：计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物。用通信线路及通信设备把各别的计算机连接在一起形成一个复杂的系统就是计算机网络。这种方式扩大了计算机系统的规模，实现了计算机资源（硬件资源和软件资源）的共享，提供提高了计算机系统的协同工作能力，为电子数据交换提供了条件。计算机网络可以是小范围的局域网络，也可以是跨地区的广域网络。现今最大的网络是Inernet；加入这个网络的计算机已达数亿台；通过Inernet我们可以利用网上丰富的信息资源，互传邮件（电子邮件）。所谓的信息高速公路就是以计算机网络为基础设施的信息传播活动。现在，又提出了所谓网络计算机的概念，即任何一台计算机，可以独立使用它，也可以随时进入网络，成为网络的一个结点使用它。
智能化：计算机的智能化是计算机技术（硬件技术和软件）发展的一个高目标。智能化是指计算机具有模仿人类较高层次智能活动的能力：模拟人类的感觉、行为、思维过程；使计算机具有视觉，听觉，说话，行为，思维，推理，学习，定理证明，语言翻译等的能力。机器人技术，计算机对奕，专家系统等就是计算机智能化的具体应用。计算机的智能化催促着第五代计算机的孕育和诞生。
二、因特网的发展历程
Intetnet是全世界最大的计算机网络，它起源于美国国防部高级研究计划局（ARPA）于1968年主持研制的用于支持军事研究的计算机实验网ARPANET。ARPANET建网的初衷旨在帮助那些为美国军方工作的研究人员通过计算机交换信息，它的设计与实现基于这样一种主导思想：网络要能够经得住故障的考验而维持正常工作，当网络的一部分因受攻击而失去作用时，网络的其它部分仍能维持正常通信。
1985年当时美国国家科学基金(NSF)为鼓励大学与研究机构,共享他们非常昂贵的四台计算机主机，希望通过计算机网络把各大学与研究机构的计算机与这些巨型计算机联接起来，开始他们想用现成的ARPANET，不过他们发觉与美国军方打交道不是一件容易的事情，于是他们决定利用ARPANET发展出来的叫做TCP/IP的通迅协议自已出资建立名叫NFSNET的广域网，由于美国国家科学资金的鼓励和资助，许多大学、政府资助的研究机构、甚至私营的研究机构纷纷把自已局域网并入NSFNET。这样使NSFNET在1986年建成后取代 ARPANET 成为Internet的主干网。
90年代初期，随着WWW的发展，Internet 逐渐走向民用，由于WWW良好的界面大大简化了Internet操作的难度，使得用户的数量急剧增加，许多政府机构、商业公司意识到Internet具有巨大的潜力，于是纷纷大量加入Internet，这样Internet上的点数量大大增长，网络上的信息五花八门、十分丰富，如今Internet 已经深入到人们生活的各个部分，通过WWW浏览、电子邮件等方式，人们可以及时的获得自己所需的信息，Internet大大方便了信息的传播，给人们带来一个全新的通讯方式，可以说Internet是继电报、电话发明以来人类通讯方式的又一次革命。
我国Internet的发展较晚，但还是比较迅速。1987年北京计算机应用研究所率先开通到德国的X.25线路，此后中科院、清华大学、北京大学纷纷建立起自己的校园网并实现与Internet的连接，以此为基础我国的Internet初具雏形。
近几年，Internet规模迅速发展已经覆盖了包括我国在内的154个国家，连接的网络6万多个，主机达500万台，终端用户近5000万，并且以每年15─20%的速度增长。1994年中国Internet只有一个国际出口，300多个入网用户，到1996年已发展到有7条国际出口线，2万多个入网用户，到1995年我国初步建成四大骨干网络：
由中国科学院负责运作的中国科研网(CASNET)。目前已经连接了全国24个城市的上百个研究所。
由清华大学负责运作的中国教育科研互连网(CERNET)。目前已经连接了全国三百多所大学，拥有2Mbps的国际专线，CERNET计划连入全国绝大部分大学和有条件的中学、小学。
由电子部、电力部、铁道部支持，吉通公司负责运作的中国金桥信息网（CHINAGBN）。
由邮电部组建的中国网(Chinanet)。Chinanet是我国的第一个商业网，1995年6月第一期工程完成，开通了北京、上海两条带宽64Kbps的国际出口线。预计第二期工程完成后，将覆盖各省市的全国骨干网，同时出口线带宽由64K升至2M。CHINANET目前已经覆盖了全国31个省市，拥有86Mbps的国际专线。
以上四大骨干网的建立为Internet在我国的使用、发展奠定了良好的基础，相信Internet在我国会有一个良好的明天
三、光纤通信技术研究与发展现状
　　随着网络化时代的到来，人们对信息的需求与日俱增。全球范围内IP业务突飞猛进的发展，在给传统电信业务带来巨大冲击和挑战的同时，也为电信网的发展提供了新的机遇。

　　从当前信息技术发展的潮流来看，数据化、宽带化、综合化已成趋势，传输与交换的融合、电路交换向分组交换演进、网络向更加宽带化、智能化、集成化、兼容性、灵活性和高可靠性的方向发展已成必然。

　　近十年来，随着网络的不断演进和巨大的信息传输需求，对光纤通信提出了更高的要求，同时也促进了光纤通信高技术的发展。仅以波分复用技术(WDM)为例，由于WDM具有大容量、透明性、可重构性、易扩容性等优异性能，近年来得到了极大的重视和飞速的发展，其相关的光器件、光系统、光网络等方面的发展代表了光通信技术的发展方向，已成为国际和国内在光纤通信领域内的研究重点和应用热点，以美国、欧洲、日本为代表的许多发达国家和地区对此投入了大量的人力、物力并分阶段、有步骤地进行研究，现已取得了很大的进展和成就。在高速光传输方面，目前已实现了10.96Tbit/s（274波×40Gbit/s）的实验系统；在超长距离传输方面，已达到了4000km无电中继的技术水平；在光网络方面，“光网技术合作计划（ONTC）”、“多波长网络（MONET）”、“国家透明光网络（NTON）”、“泛欧光子传送重迭网（PHOTON）”、“泛欧光网络（OPEN）”、“光通信网管理（MOON）”、“光城域通信网（MTON）”、“波长捷变传送接入网（WOTAN）”和“社团光纤骨干网（COBNET）”等一系列光网络研究项目的相继启动、实施与完成，为下一代宽带信息网络，尤其是为承载未来IP业务的下一代光通信网络奠定了良好基础。

　　在国家863计划和其他计划及部门的大力支持下，经过我国科技人员长期不懈的艰苦努力，我国的光通信技术的研究近年来也已取得了很大的进展，实现了从无到有、从小到大、从弱到强的历史性跨越，综合实力显著增强。目前已陆续完成了155Mbit/s、622Mbit/s、2.5Gbit/s、10Gbit/s SDH系统；8x2.5Gbit/s、16x10Gbit/s、32x10Gbit/s、160x10Gbit/s WDM系统，10Gbit/s、40Gbit/s OTDM试验系统，宽带接入系统以及全光通信试验网、自动交换光网络试验平台等一系列项目，自行研制成功的WDM光传输系统已在多省市提供运行和服务，各种光纤局域网/城域网/广域网已得到了广泛应用，我国已成为世界上为数不多的几个掌握了全套SDH和WDM光通信系统系列产品技术的国家之一，在世界光通信系统和光网络领域已经占据了一席之地。

　　例如，由国家863计划支持的、于2001年完成的中国高速信息示范网（CAINONet）取得了重大的研究成果，利用国内自行研制成功的光交叉连接设备（OXC）、光分插复用器（OADM）、核心路由器（CR）和网络管理系统等核心设备构建了先进的示范网络，实现了跨越式发展，为以光因特网技术为代表的先进网络技术的研究、开发、测试提供了优良的试验平台，同时研制开发出了一批高水平、标志性、具有自主知识产权的863计划研究成果，并促进了这些成果的产业化与推广应用。
（六）对课题研究的思考：
1、我们渴望更多的动手机会，只要给我们更多的机会，我们将给同学老师们更大的惊喜！
2、我们喜欢信息技术，可是信息技术因为没有参加高考，似乎并没有得到足够的重视。下学期就没有信息技术课了，真希望还能上电脑课。也许信息技术的课时并不多，但是我想我们在这一年中学到的电脑基础知识对我们走向社会将有很大的帮助。