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光纖光纜和通信電纜技術(shù)發(fā)展與思考
摘 要 綜述了近期光纖光纜和通信電纜在制造、施工及維護(hù)技術(shù)上的發(fā)展特點(diǎn)，分析了其發(fā)展趨勢(shì)，并就我國(guó)光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些值得思考的問(wèn)題。關(guān)鍵詞 光纖光纜 通信電纜 ITU-T建議 技術(shù)發(fā)展
1 光纖技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)
1.1 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)光纖提出新的要求
下一代網(wǎng)絡(luò)（NGN）引發(fā)了許多的觀點(diǎn)和爭(zhēng)論。有的專家預(yù)言，不管下一代網(wǎng)絡(luò)如何發(fā)展，一定將要達(dá)到三個(gè)世界，即服務(wù)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(wú)線世界。下一代傳送網(wǎng)要求更高的速率、更大的容量，這非光纖網(wǎng)莫屬，但高速骨干傳輸?shù)陌l(fā)展也對(duì)光纖提出了新的要求。
（1）擴(kuò)大單一波長(zhǎng)的傳輸容量
目前，單一波長(zhǎng)的傳輸容量已達(dá)到40 Gbit/s，并已開始進(jìn)行160 Gbit/s的研究。40Gbit/s以上傳輸對(duì)光纖的PMD將提出一定的要求，2002年的ITU-T SG15會(huì)議上，美國(guó)已提出對(duì)40Gbit/s系統(tǒng)引入一個(gè)新的光纖類別（G.655.C）的提議，并建議對(duì)其PMD傳輸中的一些問(wèn)題進(jìn)行深入探討，也許不久的將來(lái)就會(huì)出現(xiàn)一種專門的40Gbit/s光纖類型。
（2）實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離傳輸
無(wú)中繼傳輸是骨干傳輸網(wǎng)的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)2000～5000km的無(wú)電中繼傳輸。有的公司正進(jìn)一步改善光纖指標(biāo)，采用拉曼光放大技術(shù)，可以更大地延長(zhǎng)光傳輸?shù)木嚯x。
（3）適應(yīng)DWDM技術(shù)的運(yùn)用
目前32×2.5Gbit/s DWDM系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系統(tǒng)已在開發(fā)并取得很好的進(jìn)展。DWDM系統(tǒng)的大量使用，對(duì)光纖的非線性指標(biāo)提出了更高的要求。ITU-T對(duì)光纖的非線性屬性及測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)（G.650.2）最近也已完成，當(dāng)光纖的非線性測(cè)試指標(biāo)明確之后，對(duì)光纖的有效面積將會(huì)提出相應(yīng)指標(biāo)，特別是對(duì)G.655光纖的非線性特性會(huì)有進(jìn)一步改善的要求。
1.2 光纖標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確應(yīng)用
2000年世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)批準(zhǔn)將原G.652光纖重新分為G.652.A、G.652.8和G.652.C 3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(biāo)準(zhǔn)的細(xì)分促進(jìn)了光纖的準(zhǔn)確使用，細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也提高了一些光纖的指標(biāo)要求（如有些光纖幾何參數(shù)的容差變�。鞔_了對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)層次和不同的傳輸系統(tǒng)中使用的光纖的不同指標(biāo)要求（如PMD值的規(guī)定），并提出了一些新的指標(biāo)概念（如“色散縱向均勻性”等），對(duì)合理使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(xiàn)及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標(biāo)、測(cè)試方法有某些改進(jìn)，或有重要的提升；都標(biāo)志著要求光纖質(zhì)量的提高或運(yùn)用方向上的調(diào)整，是值得注意的光纖技術(shù)新動(dòng)向。
1.3 新型光纖在不斷出現(xiàn)
為了適應(yīng)市場(chǎng)的需要，光纖的技術(shù)指標(biāo)在不斷改進(jìn)，各種新型光纖在不斷涌現(xiàn)，同時(shí)各大公司正加緊開發(fā)新品種。
（1）用于長(zhǎng)途通信的新型大容量長(zhǎng)距離光纖
主要是一些大有效面積、低色散維護(hù)的新型G.655光纖，其PMD值極低，可以使現(xiàn)有傳輸系統(tǒng)的容量方便地升級(jí)至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應(yīng)放大，使光信號(hào)的傳輸距離大大延長(zhǎng)。如康寧公司推出的Pure Mode PM系列新型光纖利用了偏振傳輸和復(fù)合包層，用于10 Gbit/s以上的DWDM系統(tǒng)中，據(jù)稱很適合于拉曼放大器的開發(fā)與應(yīng)用。Alcatel cable推出的Teralight Ultra光纖，據(jù)介紹已有傳輸100km長(zhǎng)度以上單信道40Gbit／s、總?cè)萘?0.2 Tbit／s的記錄。還有一些公司開發(fā)負(fù)色散大有效面積的光纖，提高了非線性指標(biāo)的要求，并簡(jiǎn)化了色散補(bǔ)償?shù)姆桨�，在長(zhǎng)距離無(wú)再生的傳輸中表現(xiàn)出很好的性能，在海底光纜的長(zhǎng)距離通信中效果也很好。
（2）用于城域網(wǎng)通信的新型低水峰光纖
城域網(wǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮簡(jiǎn)化設(shè)備和降低成本，還需要考慮非波分復(fù)用技術(shù)（CWDM）應(yīng)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(kuò)展，使CWDM系統(tǒng)被極大地優(yōu)化，增大了傳輸信道、增長(zhǎng)了傳輸距離。一些城域網(wǎng)的設(shè)計(jì)可能不僅要求光纖的水峰低，還要求光纖具有負(fù)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(yùn)用這種負(fù)色散光纖與G.652光纖或G.655標(biāo)準(zhǔn)光纖，利用它來(lái)做色散補(bǔ)償，從而避免復(fù)雜的色散補(bǔ)償設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。如果將來(lái)在城域網(wǎng)光纖中采用拉曼放大技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)也將具有明顯的優(yōu)勢(shì)。但是畢竟城域網(wǎng)的規(guī)范還不是很成熟，所以城域網(wǎng)光纖的規(guī)格將會(huì)隨著城域網(wǎng)模式的變化而不斷變化。
（3）用于局域網(wǎng)的新型多模光纖
由于局域網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)的高速發(fā)展，大量的綜合布線系統(tǒng)也采用了多模光纖來(lái)代替數(shù)字電纜，因此多模光纖的市場(chǎng)份額會(huì)逐漸加大。之所以選用多模光纖，是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)傳輸距離較短，雖然多模光纖比單模光纖價(jià)格貴50％～100％，但是它所配套的光器件可選用發(fā)光二極管，價(jià)格則比激光管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數(shù)值孔徑，容易連接與耦合，相應(yīng)的連接器、耦合器等元器件價(jià)格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纖標(biāo)準(zhǔn)，但由于局域網(wǎng)發(fā)展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而ITU-T推薦的G.651光纖，即50/125μm的標(biāo)準(zhǔn)型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連接相應(yīng)困難一些，雖然在部分歐洲國(guó)家和日本有一些應(yīng)用，但在北美及歐洲大多數(shù)國(guó)家很少采用。針對(duì)這些問(wèn)題，目前有的公司已進(jìn)行了改進(jìn)，研制出新型的5O/125μm光纖漸變型（G1）光纖，區(qū)別于傳統(tǒng)的50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布，它將帶寬的正態(tài)分布進(jìn)行了調(diào)整，以配合850nm和1300nm兩個(gè)窗口的運(yùn)用，這種改進(jìn)可能會(huì)為50/125pm光纖在局域網(wǎng)運(yùn)用找到新的市場(chǎng)。
（4）前途未卜的空芯光纖
據(jù)報(bào)道，美國(guó)一些公司及大學(xué)研究所正在開發(fā)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(méi)有纖芯，減小了衰耗，增長(zhǎng)了通信距離，防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象，可以支持更多的波段，并且它允許較強(qiáng)的光功率注入，預(yù)計(jì)其通信能力可達(dá)到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實(shí)用，就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯?wèn)題，并大大降低光通信的成本。但是，這種光纖使用起來(lái)還會(huì)遇到許多棘手的問(wèn)題，比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此，對(duì)于這種光纖的現(xiàn)場(chǎng)使用還需做進(jìn)一步的探討。
2 光纜技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)
2.1 光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)
光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長(zhǎng)、傳送更高的速率、便于安裝維護(hù)、使用壽命更長(zhǎng)等。近年來(lái)，光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點(diǎn)。
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