光纖光纜和通信電纜的技能解析

1、光纖技能發展的特點　　

　　1.1網絡的發展對光纖提出新的要求
　　
　　下一代網絡(NGN)引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，一定將要達到三個世界，即服務層面上的IP世界、傳送層面上的光的世界和接入層面上的無線世界。下一代傳送網要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網莫屬，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。
　　
　　(1)擴大單一波長的傳輸容量
　　
　　目前，單一波長的傳輸容量已達到40Gbit/s，並已開始執行160Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-TSG15會議上，美國已提出對40Gbit/s系統引入一個新的光纖類別(G.655.C)的提議，並建議對其PMD傳輸中的一些疑問執行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40Gbit/s光纖類型。
　　
　　(2)實現超長距離傳輸
　　
　　無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技能，實現2000～5000km的無電中繼傳輸。有的公司正進一步改善光纖指標，采用拉曼光放大技能，可以更大地延長光傳輸的距離。
　　
　　(3)適應DWDM技能的運用
　　
　　目前32×2.5Gbit/sDWDM系統已經運用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統已在開發並取得很好的進展。DWDM系統的大量運用，對光纖的非線性指標提出了更高的要求。ITU-T對光纖的非線性屬性及測試要領的標准(G.650.2)最近也已完成，當光纖的非線性測試指標明確之後，對光纖的有效面積將會提出相應指標，特別是對G.655光纖的非線性特征會有進一步改善的要求。
　　
　　1.2光纖標准的細分促進了光纖的准確運用
　　
　　2000年世界電信標准大會批准將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C3類光纖;將G.655光纖重新分為G.655.A和G.655.B兩類光纖。這種光纖標准的細分促進了光纖的准確運用，細化標准的同時也提高了一些光纖的指標要求(如有些光纖幾何參數的容差變小)，明確了對不同的網絡層次和不同的傳輸系統中運用的光纖的不同指標要求(如PMD值的規定)，並提出了一些新的指標概念(如“色散縱向均勻性”等)，對合理運用光纖取得了很好的作用。所有這些建議的修改、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試要領有某些改良，或有主要的提升;都標志著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得留心的光纖技能新動向。
　　
　　1.3新型光纖在不斷出現
　　
　　為了適應市場的須要，光纖的技能指標在不斷改良，各種新型光纖在不斷湧現，同時各大公司正加緊開發新品種。
　　
　　(1)用於長途通信的新型大容量長距離光纖
　　
　　主要是一些大有效面積、低色散維護的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現有傳輸系統的容量方便地升級至10～40Gbit/s，並便於在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。
　　
　　如康寧公司推出的PureModePM系列新型光纖運用了偏振傳輸和復合包層，用於10Gbit/s以上的DWDM系統中，據稱很適合於拉曼放大器的開發與運用。Alcatelcable推出的TeralightUltra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單信道40Gbit/s、總容量10.2Tbit/s的記錄。還有一些公司開發負色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標的要求，並簡化了色散補償的方案，在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。
　　
　　(2)用於城域網通信的新型低水峰光纖
　　
　　城域網設計中須要考慮簡化設備和降低成本，還須要考慮非波分復用技能(CWDM)運用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。一些城域網的設計可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以組合運用這種負色散光纖與G.652光纖或G.655標准光纖，運用它來做色散補償，從而防止復雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在城域網光纖中采用拉曼放大技能，這種網絡也將具有明顯的優勢。但是畢竟城域網的規范還不是很成熟，所以城域網光纖的規格將會隨著城域網模式的變化而不斷變化。
　　
　　(3)用於局域網的新型多模光纖
　　
　　由於局域網和用戶駐地網的高速發展，大量的綜合布線系統也采用了多模光纖來代替數字電纜，因此多模光纖的市場份額會逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因為局域網傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價格貴50%～100%，但是它所配套的光器件可選用發光二極管，價格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連接與耦合，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標准，但由於局域網發展的須要，它仍然得到了廣泛運用。而ITU-T推選的G.651光纖，即50/125μm的標准型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些運用，但在北美及歐洲大多數國家很少采用。針對這些疑問，目前有的公司已執行了改良，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型(G1)光纖，區別於傳統的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態分布執行了調整，以配合850nm和1300nm兩個窗口的運用，這種改良可能會為50/125pm光纖在局域網運用找到新的市場。
　　
　　(4)前途未卜的空芯光纖
　　
　　據報道，美國一些公司及大學研究所正在開發一種新的空芯光纖，即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講，這種光纖沒有纖芯，減小了衰耗，增長了通信距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支持更多的波段，並且它允許較強的光功率注入，估計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業界人士也十分關注這一技能的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能處理現有光纖系統長距離傳輸的疑問，並大大降低光通信的成本。但是，這種光纖運用起來還會遇到許多棘手的疑問，比如光纖的穩定性、側壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對於這種光纖的現場運用還需做進一步的探討。
2、光纜技能的發展特點　　

　　2.1、光網絡的發展使得光纜的新結構不斷湧現
　　
　　光纜的結構總是隨著光網絡的發展、運用環境的要求而發展的。
　　
　　新一代的全光網絡要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便於安裝維護、運用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。
　　
　　1)光纜結構根據運用的網絡環境有了明確的光纖類型的選擇，如干線網光纖、城域網光纖、接入網光纖、局域網光纖等，這決定了大范圍內光纜光纖傳輸特征的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標准及指標;
　　
　　2)光纜結構除考慮光纜運用環境條件以外，越來越多的與其施工要領、維護要領有關，必須統一考慮，配套設計;
　　
　　3)光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改良，如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用，使光纜性能有明顯改良。
　　
　　不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結構的發展趨勢，新的光纜結構以及在現有結構上不斷改良的各種結構也在不斷湧現，出現了如下一些類型。
　　
　　·“干纜芯”式光纜：所謂“干纜芯”即區別於常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和塗層組合來完成，其防水性能、滲水性能都與傳統的光纜相同，但它具有生產、運輸、施工和維護上的一些優點。首先是方便，因為阻水材料不含粘性脂類，操作運用比較方便安全;其次，干式光纜重量輕、易接續、易搬運，設備投資小、成本低，生產運用中也顯得干淨衛生，在長期運用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網室內纜和用戶纜中，優點更加明顯。
　　
　　·生態光纜：一些公司從環境保衛及阻燃性能的要求出發，開發了生態光纜，運用於室內、樓房及家庭。現有光纜中運用的一些材料已不符合環保的要求，如PVC燃燒時會放出有毒性氣體，光纜穩定劑中有時含鉛，都是對人體及環境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網外部設備對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電桿等基於壽命周期怦估(LifeCycleAnalysis，LCA)的要領來確定產品對環境的影響。由於環境因素正日益受到重視，對通信外部設備，特別是光纜產品規定這樣的指標已提到日程上來，如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環保的要求。因此已有不少公司針對此類疑問開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物，以及無鹵性阻燃塑料等。
　　
　　·海底光纜：海底光纜近年來有根快的發展，它要求長距離、低衰減的傳輸，而且要適應海底的環境，對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
　　
　　·淺水光纜(MarinizedTerrestrailCable，MTC)：淺水光纜是區別於海底光纜而提出來的另一類結構的水下光纜，適合於在海岸邊上、淺水中安裝，無需中繼、通信距離比較短的水下(如島嶼間、沿海岸邊上的城市)敷設運用。這種光纜區別於海底光纜的環境，須要的光纖數不多(中等)，但要求結構基本、成本較低，易於安裝和運輸，便於修正和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議，為建