光纤光缆和通信电缆技术发展与思考.docx

光纤光箱和通信电爆技术发及与思索摘要：综述了近期光纤光缆和通信电缆在制造、施工及维护技术上的发展特点,分析了其发展趋势，井就我国光纤光缆及通信电揽技术与产业的发展提出了一些伯得思索的问题，关键词光纤光畿通信电缠ITUT建议技术发展1光纤技术发展的特点1.1 惮络的发展对光纤提出新的要求下一代网络（NGN）引发了很多的观点和争辩。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，杵定料要达到三个世界,即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界.下一代传送网要求更高的速率、更大的容肽.这非光纤网莫属,但高速骨干传谕的发展也对光纤提出了新的要求.（1）扩大单一波长的传输容量目前，单一波长的传输容量已达到40Gbit/s,并已起先进行160Gbit/s的探讨.40Gbit/S以上传输对光纤的PMI）将提出肯定的要求，2002年的11V-TSG15会议上，美国已提出对40GbiI/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议,并建议对其PMD传输中的一些问题进行深化探讨,或许不久的将来就会出现一种特地的40Gbit/s光纤类型.（2）实现超长跑离传输无中维传蟠是件干传耕网的志向目前仃的公M已旎够采纳色散齐理技术.实现2000-500Okm的无电中继传怆，有的公司正进一步改善光纤指标，采纳拉睫光放大技术，可以更大地延长光传输的距岗，（3）适应DmM技术的运用目前32X2.5Gbit/sDUDY系统己经运用，64×2.5GbitsR32×IOGbit/s系统己在开发并取得很好的进展，IW网系统的大型运用，财光纤的非雄性指标提出了更高的要求.ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.21最近也已完成,当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的彳效面积将会提出相应指标，特殊是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求，1.2 光纤标准的细分促进/光纤的精确应用2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的精确运用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求如有些光纤几何参数的容差变小），明确J'对不同的网络层次和不同的传输系统中运用的光纤的不同指胡要求（如IN1.）伯的规定），并提出了些新的指标概念（如“色敌纵向匀称性”等），对合理运用光纤取得了很好的作用，全部这的建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进或有重要的提升：都标记者要求光纤筋fit的提高或运用方向上的调整，是值褥留意的光纤技术新动向.1.3 新型光纤在不断出现为了适应市场的须要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种，（1）用于长途通信的新型大容fit长距阳光纤主要是一些大有效面积、低色做维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容兔便利地升出至10-40Gbits,并便于在光纤上采纳分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长.如康宁公司推舟的PUreMode叫系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层,用于10Gbit/s以上的DUDM系统中，据称很适合于拉蚣放大器的开发与应用.AIcate1.CabIe推出的TeraIightUIIra光纤，据介绍已有传输100k长度以上单信道40Gbi1./ss总容量10.2Tbits的记录。还行”公司开发负色放大行效面积的光纤，提高了非线性指标的要求,并简化了色放补偿的方案,在长距离无再生的传谕中表现出限好的性能.在海底光缆的长距圆通信中效果也很好.（2）用于地域网通信的新型低水峰光纤城域网设计中须要考虑简化设备和降低成本,还须要考虑非波分夏用技术（C*1W）应用的可能性。低水峰光纤在1360M60nm的延长波段使带宽被大大扩展，使EDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输跖离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水衅低，还要求光纤具有负色散侪,一方面可以抵消光源光器件的正色散,另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或C,.655标准光纤，利用它来做色被补偿，从而避开困难的色散补偿设计，节约成本。银如将来在城域网光纤中采纳拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势.但.是终归城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随苻城城网模式的变更而不断变更.（3）用于用域忖的新型多模光纤由于局域网和用户驻地网的高速发展，大Jit的综合布缓系统也采纳了多模光纤来代昔数字电缆，因此多模光纤的市场份额会渐渐加大，之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50%100,但是它所配套的光器件可选用发光二极管价格则比激光管便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径.简洁连接叮耦合.相应的连接器、相合器等元器件价格也低得多.ITU-T至今未接受62.5/125m型多模光纤标掂，但由于局域网发展的筑要，它仍旧得到了广泛运用。而IT1.J-T举荐的G.651%纤，即5Q125Um的标准型多模光纤，其芯径较小、耕合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲困家和H本有一些应用,但在北荚及欧洲大多数国家很少采纳.针对这些问题,目前有的公司已进行了改进，研制出新型的50/125m光纤渐变型«；1）光纤，区分于传统的50/125m光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以协作85Onm和130Onm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125Pm光纤在局域网运用找到新的市场.（4）前途未卜的空芯光纤据报道，美国一些公司及高校探讨所正在开发一种新的空芯光纤,即光是在光纤的空气师传输，从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色敌导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预料其通信实力可达到目前光纤的100倍.欧洲和H本的一些业界人士也特别关注这一技术的发展,越来越多的探讨证明空芯光纤似打可能.假如真能好用,就能解决现。光纤系统长距离传怆的何S2,并大大降低光通信的成本，但是，这种光纤运用起来还会遇到很多麻烦的问题，比如光纤的稳定性、恻压性能及叫曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场运用还需做进一步的探讨.2光观技术的发展特点2.1 光网络的发展使得光统的新结构不断涌现光缆的结构总是随者光网络的发展、运用环境的要求而发展的,新一代的全光网络要求光观供应更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、使干安装维护、运用寿命更长等。近年来,光揽结构的发展可归纳为以下一些特点.1光缆结构依据运用的网络环境有了明确的光纤类里的选择，如干跷网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这确定了大范国内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标：2)光观结构除考虑光揽运用环境条件以外，越来越多的马其施工方法、维护方法有关，必需统一考虑，配套设计：3)光缆新材料的出现，促诳了光缆结构的改进，如干式阻水科、纳米材料、阻燃材料等的采纳，使光缆性能有明显改进。不同的场合和不同的要求造成/光缆的多结构的发展趋势,新的光畿结构以及在现行结构上不断改进的各种结构也在不断涌现.出现了如下一些类型. “千线芯”式光缆：所谓“干统芯”即区分于常用的填充管鞭的光揽缆芯.这种缆的阻水功能主要靠用水带、阻水妙和涂层组合先完成.其防水性能、渗水性能卷与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点.首先是便利，因为跳水材料不含粘性脂类，操作运用比较便利平安：其次，干式光缆HiE轻、易接续、易投运，设i投资小、成本低，生产运用中也显得干净卫生，在长期运用中还可削减填芯中各种元件之间的相对移动.特殊是在接入网室内畿和用户揽中.好处更加明品. 生态光汲；一些公司从环境爱护及阻期性能的要求动身，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中运用的一些材料己不符合环保的要求，如PYC燃烧时会放出有毒性气体,光缆稳定剂中有时含铅.都是对人体及环境有害的.2001年ITTT已通过了一1.45建议“使电伯网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估(1.ifeCyc1.eAna1.ysis,1.CA)的方法来确定产品射环境的影响。由于环境因素正H益受到重视,对通信外部设备，特殊是光统产品规定这样的指标已提到日程上来,例如不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求.因此已有不少公司针对此类问遨开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酸胺化合物,以及无囱性阻燃整料等， 海底光拗：海底光缜近年来行极快的发展,它要求长距黑、低衰减的传输.而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特殊严格. 浅水光缆（MariuizedTcrrestrai1.Cab1.e.WTO:浅水光线是区分于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光畿,适合于在海岸边上、浅水中安装,无需中继、通信距需比较短的水下（如岛的间、沿海岸边上的城市）敷设运用.这种光缆区分于海底光缆的环境,须要的光纤数不多（中等），但要求结构同沽、成本较低，易于安装和运输，使修史和维护。ITU-T在2001年提出了IT1.-TG.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光册供应了一组规范,随后也有可能形成相应的国际标准.做鞭光缆：为了协作气压安装（或水压安装）施工系统的运用,各种微鞭的光缆结构已在设计和运用中.对于气田安装的微型光缠.要求光统与管道之间有肯定的系数.光魏重量要精确，具有肯定的硬度等.这种微型光缆和自动安袋的方式砧将来接入网，特殊是用户驻地网络中绘合布践系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就特别适合这种安装. 采纳了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油讦,纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采纳纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的很多优异性能,对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有泞定的改辔，并可延长光揽的运用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段. 全介质自承式光缆（AOSS）；全介质光缆对防止电破影响及防雷电都有优良的特性，而F1.重兔轻、外径小，架空运用特别便利，在电力通信网中已得到大量的应用。预料20002005年,每年电力部门对ADSS光箱需求为15000k三.ADSS同时也足电点部门在对抗电磁干扰及畲妨日高.的敷设环境中种很好的光缆类型的选择.在今后段时间内，如何在满意要求的前提下，尽量减小RDSS光缆的外径，M轻光缆的出量，提高其耐电压性能是ADSS光缆探讨改进的课题， 架空地线光缆（OK；*）：OPGI已出现了很K一段时间，近年来始终在改诳和提高之中。OPGW的光纤单元中来纳PBT,于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在照料食管与不锈钢管之间加上一层热也收，不锈纲管用激光焊接长度可达数卜公里,光纤在这样的多层彩护管中得到了充分的机械爱护.预料从现在到2005年,OpGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km,到2005年预料可达到20000km.当然对OPGW光纤的防甯问题始终是业界特别关注的问咫，也应协作具体环境和运用条件加以考虑，使之得到充分爱护。2.2 光缆的自动维护、适时监测系统已渐渐完善可保证大容St高速率的光或不中断传输光缆的维护对于保证网络的牢究性是特别重要.在已开通的光网络中，光婉的维护和监测应当是在不中阍通信的前提下进行的.一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更布效的方式是干脆监测正在通信的光纤.虽然IT1.-T长时间收集和探讨了国际上的最新资料,于1996年发布/1.25光缜网络维护的建议书,对光缆的预防性维护和故障后维护规定了具体的维护范围和功能，但已羟不能满意当前的须要，目前最新的建议是2001年12月IUT-TSG16会议通过的“光缆网络的雉护监测系统”（1.40建设）。为了进一步缩短检测及修发时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在IS内发出故障告警,3min内找到故障点,且工作人员可以限控操作.据称该系统还符开发有故原预料及对断纤（缆）的快速反应实力.日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案.H本Nrr方案：在局内运用光纤选择港与系统的测试设备和传输设招相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统,保证书用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来刚好传送到维护中心进行适当处理，避开不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用：在局外通过水放传感零装置可监测外部设符光统线路接头盒浸水的位置.水敏传感部安奘在空闱的光纤匕水假传感器中装有吸水性膨张物，当水法人接头盒时，吸水性物质会膨张使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闹光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的QTDR上就会反映出来。意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统.主要特点是将光缆同络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地时光纤的衰M进行监测，发觉有衰减变更即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监溯光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测.发觉何越（如护套进水等）即立刻去警.达到更全面地预报故障发生的目的.比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上,加入了光纤选择潺,在外线上装设水敏传感器并进行护套监测.形成了一套较完整的自动维护、支撑系统,我正做到不中断光通信的维护.意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测，由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。3通佶电缆的发屣特点3. 1宽带的HYA通信电线须要更好地为数字通信新业务服务原彳i的电缆网络虽然可以支持一些数字新业务，但是在实际运用中并不是特殊志向，在通信跖离、速率及质量上仍有肯定的限制。对于新的网络当然是以光纤为主，对于光纤所不能达到的地方或因各种缘中仍IH要新建电缆网络的地区,应当考虑新型宽带结构的HYA电缠（铜芯聚乙饰绝缘综合妒套市内通信电缆）.以便更能符合新业芬发展的须要.一些公司对现有的电揽高频特性作了测试，他们得到的结论是所探讨的电缆（即现方"的HYA市话电缆）不能达到5类电缆的技术要求,户外电税要实现j类电税的特性，必需通过特殊的设计和制造来达到.但在20MHZ以下,全部电缆都显示出充分相宜的传尬性能.美国己在1997年制定了用于宽带的对皎通信电缆标准（ANSI/ICEAS-98-688T997及S-99-689-1997）,包括非填充和填充两种型式。传输频宽已扩展到100MHz,Ur供数字网络运用.IEC对此问题也进行过较长时间的探讨，2001年,IEC622551文件“用于高比特频率数字接入电信网络的多对数电缆”提出了0.4个0.8m线径、1.1.50对、最高频率30M1.IZ等指标的建议,此建议的提出或许会为这种电覆开拓一个新的空间,我国也起先了这方面的探讨和研制，并正在建立相应的标准.3.2超5类及6类电微将济代5类电缆成为布线系统发展的超柴以!沛智能化大楼、智能化建筑小区对宽带布线的要求愈来愈高,超5类和6类电缆己渐渐成为布设系统中的主流，出5类电缆与5类电缆的频带都是100YHZ,但其具有双向通信的实力，用户可以同时收发宽带信息。因此超5类电境比5类电缆在电阻不平衡性、绝缘电KU对比电容不平衡性、传输速度等指标上都仃提高.并且增加了近端小音衰减功率和等电平远端中音功率等一些指标,因此在工艺和结构上要做肯定的改进才能达到.6类电缆在超5类的她础上，又提高了传输频带，达到25OMH，其相应的指标也有较大的提高。I可时，6类电缆要求不但有严格的工艺,而且不少厂商在结构h也有Fi定的改进和创新，如采纳泡沫皮绝缘芯线或皮泡皮绝缘芯线、骨架式结构隔离线对等都改善了电箱的高频特性.3.3物理发泡射频同轴电缆及漏泄同轴电缆将具有较好的发展前景山干移动通信的高速发展,无线电基路用物理发泡射频同轴电烦，特殊是超柔形结构的室内电缆、路由连结电缆都有了较大的市场需求.同时，的岩移动通信信号覆盖面的不断犷大，基站站数的增多，以及边缘地区（电梯、地铁、地下建筑、高层建筑室内等用户）对移动信号的要求不断提高，预料这类电缭将会有较好的发展前景。但对电缆指标的要求（如在波比、屏蔽衰耗等要求,已明显提高要求电揽的工之及结构W不断改进.以与之适应.4光纤光缆及通信电缆技术与产业发展中几个值得思索的问胭4.1 主动创新开发具有自主学问产权的新技术虽然这几年来，我国光缆电缆技术有很大发展，有一些具有自主学问产权的技术己在发挥作用，但是应当看到这种比例仍是很小的，国内有近200家光纤光跳厂,但大多产品单一，没有自主的学问产权,技术含量较低.竟毋力不强.有资料统计19971999年国内企业申请光通信专利的有132件,其中光纤38件，光缆只有19件，而同期外国公司在中国申请光通信专利达550件，其中光纤光缆37件，还有资料报道：从1997年以来，国内光通信核心技术专利是90件，我国自主中请的只有9件，仅占10%。事实上我国的光纤光缆技术应当说与国际水平己差距下大.因此我们作为世界其次的光缆大国,应当把开发具有自主学问产权的技术作为我们工作的重中之曳.争取创建更多的光纤光缆专利.4.2 开发具有先进技术水平、与运用环境、施工技术相配套的新产品电佰网络在不断发展的同时也对光缆电缆产品不断提出新的要求.不难发觉,光缆的结构越来越依靠运用的环境条件及施工的具体要求，在海底光缆、浅水光揽、ADSS及OPGV光揽的开发中，会对这一点有深刻的体会。而今后光缆建设的重点将会随箭接入网、用户驻地网的建设不断炭开，新代的光缆结构和施工技术也会基于如微型光跳、吹入或漂移安装及迷你型做管或小管系统的全套技术而有一系列新的变更，以便仃限的敷谀空间得到充分、联捷的利用。这当中也包含了若干光缆设计、制造工艺、光纤光缆材料、施工安装方面的新的技术课题。一些国家或公司己取得了些阅历，正渐渐形成新的系统技术专利，我国的用户众多,接入网和用户驻地网具有很多的特色.对接入光税也会有更多的要求.为我们探讨和创新接入网和用户驻地网光缆结构供应了很好的机会,应当说.多数光缆技术我们是跟在国外公新技术的后面，虽然紧跟了先进技术，但自我创新的成份太少。今后应当在这方面下此功夫，走自己的创新之路，在有中国特色的接入网及用户驻地网中多无熟一些有中国特色的光电揽产品.1.3利用己有设备与技术,改善IIYA市话电缆的相应特性,为数字业务供应更好的服务对于已经敷设的铜电缆，我们只能在现有条件下尽里利用其特性开通数字新业务.而现有的HYA电缆，虽然亦可开通ADS1.等一些新业务,但是容此有限，为ADS1.数崎增大到肯定限度后还是会出现干扰问即,而且还会影响以前开通的业务。因此，对新敷设的铜电缆，布望他提出一些新的宽带指标要求为招来开通更多更好的新业务作好打算.现行的市话电缆生产厂商应深化探讨自身的生产工艺，在不变更(或不大变更)生产设备的状况下，仔细设计和细心制造，把现有电缆的技术水平提高一个档次，以供应更宽频带的电缆，为更多更好地开拓数字新业务供应商施地的通遒。4.4 改进光缆电缆的施工和维护方法目前,为了适应城市旗工的特点，国际上较重视不挖沟的方式施工光'电现，采纳小地沟或微地沟技术安装光缴.同时对先箱网进行自动监测,保证光缆网络不中断通信维护,与此相适应的是须要开发相应的元器件、工具和设备.并且要在体制上作一些改进与之相适应.ITU对NH开发光缆用浸水传博器、光纤自动测试时的光纤选择器以及美国提出的IS告警、Jmin内定位的指标及意大利提出的光纤纤芯与光缆护食指标媒合监测等方窠都特别重机，在现代化的光网络中,这些方式已经起到明显的作用.由此可见.为了保证光缆N络工作的牢靠性,在施工和维妒中降低成本、节约劳力、节约时间，逐步推广新的能工方法，逐步完善光缆网络的自动监测雉护系统和提高光缆网络的不中断维护水平已势在必行。4.5 冷砂地谛视当前电信市场的发展.促进光纤光观和通信电缆产业的发展21.年下半年以来，光纤光缆褥求下降，这当然与世界电信行业的整体下滑以及宽带网络泡沫的破灭有很大关系,但更多的则是受到从1999年下半年起由于光纤紧缺而各大公可扩产过多的影响.据资料介绍.在2(XX)年,全球光纤厂商的投资额达到26亿美元，为1999年的6M,按推制到2002年全球光纤的产能将达到1.65-1.75亿光纤公里，远远超过了实际尚求,加上当前电信基础建设的不景气，光纤过剩的现象不行避开。光纤光境及通信电续的市场走护绒然受到国际经济大形势发展的影响.特殊足与整个电伯行业的发展有亲理的关系,但应看到.在挤出了网络泡沫的水份之后，随着光纤网络从骨干网的扩建到接入网、城域网的扩散以及向用户驻地网的不断廷长，光纤光微及宽带数字电统的市场必将增长.据KMI预料,2003年世界光纤市场将起先有较大的增长，而到20(“年的市场规模符超过敷设技股高的2000年.应当有到,信息通信业是个充溢朝气与活力的朝阳产业,网络羟济有着强大的生命力，信息技术、网络技术的发展，仍旧是推动社会进步的重要动力，信息网络化仍IH是当今世界经济、社会发展的强大趋势.因此我们应树立信念.在全球经济好转、通信市场复苏及我国西部开发等有利条件下抓住机遇.促进光纤光缆和通信电缆技术与产业取得更大的进展.4.6 抓住西部大开发的大好机遇,发展光缆电缆技术与产业西部大开发是国家的重大策略，国家制定了有利的政策，政府对发展通信等行业也赐予了大力的支持.西部是一个地域困难、分布较宽、通信相对落后的地区“经济大发展中,通信要先行，须要一些与之相适应的光纤光缆及通信电缆的先进产从来协作发展的需求.因此,符合条件的产品将会在这里找到很好的市场，西电东送、西气东输等巨大工程也须要大量的高痼量的ADSS、OPGW等型式的光缆及各种电缆相配套。因此光纤光缆和通信电缆的各种技术、产品及成果福会在西部开发中褥到发挥.同时西部现代化的建设对我们的产品提出f很多新的碓即,光纤光缆和电缆行业在开发大西部的同时也会得到更好的改造和创新的机会，促进自身技术水平的提升和发展。