摘 要
綜述了近期光纖光纜和通訊電纜在製造、施工及維護技術上的發展特點，分析了其發展趨勢，並就我國光纖光纜及通訊電纜技術與產業的發展提出了一些值得思考的問題。 關鍵詞 光纖光纜 通訊電纜 itu-t建議 技術發展
目錄
摘 要…………………………………………………………1
光 纖 技 術……………………………………………… 1
通 信 電 纜 技 術……………………………………… 5
1 光纖技術發展的特點 1.1 網路的發展對光纖提出新的要求 下一代網路（ngn）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網路如何發展，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，但高速骨幹傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。 1.1.1 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40 gbit/s，並已開始進行160 gbit/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-t sg15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傳輸中的一些問題進行深入探討，也許不久的將來就會出現一種專門的40gbit/s光纖型別。 1.1.2 實現超長距離傳輸 中繼傳輸是骨幹傳輸網的理想，目前有的公司已能夠採用色散齊理技術，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，採用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。 1.1.3 適應dwdm技術的運用 目前32×2.5gbit/s dwdm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系統的大量使用，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方法的標準（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光纖的非線性特性會有進一步改善的要求。 1.2 光纖標準的細分促進了光纖的準確應用 2000年世界電信標準大會批准將原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。這種光纖標準的細分促進了光纖的準確使用，細化標準的同時也提高了一些光纖的指標要求（如有些光纖幾何引數的容差變小），明確了對不同的網路層次和不同的傳輸系統中使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、子建議的出現及新子建議的起草，都意味著光纖分類及指標、測試方法有某些改進，或有重要的提升；都標誌著要求光纖質量的提高或運用方向上的調整，是值得注意的光纖技術新動向。 1.3 新型光纖在不斷出現 為了適應市場的需要，光纖的技術指標在不斷改進，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。 1.3.1 用於長途通訊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，並便於在光纖上採用分散式拉曼效應放大，使光訊號的傳輸距離大大延長。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複合包層，用於10 gbit/s以上的dwdm系統中，據稱很適合於拉曼放大器的開發與應用。alcatel cable推出的teralight ultra光纖，據介紹已有傳輸100km長度以上單通道40gbit／s、總容量10.2 tbit／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效能，在海底光纜的長距離通訊中效果也很好。 1.3.2 用於都會網路通訊的新型低水峰光纖 都會網路設計中需要考慮簡化裝置和降低成本，還需要考慮非波分複用技術（cwdm）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使頻寬被大大擴充套件，使cwdm系統被極大地優化，增大了傳輸通道、增長了傳輸距離。一些都會網路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標準光纖，利用它來做色散補償，從而避免複雜的色散補償設計，節約成本。如果將來在都會網路光纖中採用拉曼放大技術，這種網路也將具有明顯的優勢。但是畢竟都會網路的規範還不是很成熟，所以都會網路光纖的規格將會隨著都會網路模式的變化而不斷變化。 1.3.3 用於區域網的新型多模光纖 由於區域網和使用者駐地網的高速發展，大量的綜合佈線系統也採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，是因為區域網傳輸距離較短，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體，價格則比鐳射管便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑與數值孔徑，容易連線與耦合，相應的聯結器、耦合器等元器件價格也低得多。itu-t至今未接受62.5/125μm型多模光纖標準，但由於區域網發展的需要，它仍然得到了廣泛使用。而itu-t推薦的g.651光纖，即50/125μm的標準型多模光纖，其芯徑較小、耦合與連線相應困難一些，雖然在部分歐洲國家和日本有一些應用，但在北美及歐洲大多數國家很少採用。針對這些問題，目前有的公司已進行了改進，研製出新型的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佈，它將頻寬的常態分佈進行了調整，以配合850nm和1300nm兩個視窗的運用，這種改進可能會為50/125pm光纖在區域網運用找到新的市場。 1.3.4 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，增長了通訊距離，防止了色散導致的干擾現象，可以支援更多的波段，並且它允許較強的光功率注入，預計其通訊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術的發展，越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用，就能解決現有光纖系統長距離傳輸的問題，並大大降低光通訊的成本。但是，這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題，比如光纖的穩定性、側壓效能及彎曲損耗的增大等。因此，對於這種光纖的現場使用還需做進一步的探討。 2 光纜技術的發展特點 2.1 光網路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路的發展、使用環境的要求而發展的。新一代的全光網路要求光纜提供更寬的頻寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便於安裝維護、使用壽命更長等。近年來，光纜結構的發展可歸納為以下一些特點。 2.1.1光纜結構根據使用的網路環境有了明確的光纖型別的選擇，如干線網光纖、都會網路光纖、接入網光纖、區域網光纖等，這決定了大範圍內光纜光纖傳輸特性的要求，具體運用的條件還有可依據的細分的標準及指標； 2.1.2 光纜結構除考慮光纜使用環境條件以外，越來越多的與其施工方法、維護方法有關，必須統一考慮，配套設計； 2.1.3 光纜新材料的出現，促進了光纜結構的改進，如干式阻水料、奈米材料、阻燃材料等的採用，使光纜效能有明顯改進。 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進的各種結構也在不斷湧現，出現瞭如下一些型別。 ·“幹纜芯”式光纜：所謂“幹纜芯”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，其防水效能、滲水效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，操作使用比較方便安全；其次，乾式光纜重量輕、易接續、易搬運，裝置投資小、成本低，生產使用中也顯得乾淨衛生，在長期使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使用者纜中，好處更加明顯。 ·生態光纜：一些公司從環境保護及阻燃效能的要求出發，開發了生態光纜，應用於室內、樓房及家庭。現有光纜中使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——“使電信網外部裝置對環境的影響最小化”建議，通過對光纜、電纜光器件及電杆等基於壽命週期怦估（life cycleanalysis，lca）的方法來確定產品對環境的影響。由於環境因素正日益受到重視，對通訊外部裝置，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問題開發了一些新材料，如對室內用纜，開發了含有阻燃新增劑的聚酞胺化合物，以及無滷性阻燃塑料等。 ·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、抗衝擊的要求都特別嚴格。 ·淺水光纜（marinized terrestrail cable，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、通訊距離比較短的水下（如島嶼間、沿海岸邊上的城市）敷設使用。這種光纜區別於海底光纜的環境，需要的光纖數不多（中等），但要求結構簡單、成本較低，易於安裝和運輸，便於修復和維護。itu-t在2001年提出了itu-t g.972定義下的淺水光纜建議，為建設類似的水下光纜提供了一組規範，隨後也有可能形成相應的國際標準。 ·微型光纜：為了配合氣壓安裝（或水壓安裝）施工系統的運用，各種微型的光纜結構已在設計和使用中。對於氣壓安裝的微型光纜，要求光纜與管道之間有一定的係數，光纜重量要準確，具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網，特別是使用者駐地網路中綜合佈線系統很有潛力的一種方式，如在智慧建築中運用的智慧管道中就非常適合這種安裝。 ·採用了奈米材料的'光纜：近來，一些廠商已開發出奈米光纖塗料、奈米光纖油膏、奈米護套用聚乙烯（pe）及光纖護套管用奈米pbt等材料。採用奈米材料的光纜，利用了奈米材料所具有的許多優異效能，對光纜的抗機械衝擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，並可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處於試用階段。 ·全介質自承式光纜（adss）：全介質光纜對防止電磁影響及防雷電都有優良的特性，而且重量輕、外徑小，架空使用非常方便，在電力通訊網中已得到大量的應用。預計2000～2005年，每年電力部門對adss光纜需求約15000km。adss同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設環境中一種很好的光纜型別的選擇。在今後一段時間內，如何在滿足要求的前提下，儘量減小adss光纜的外徑，減輕光纜的重量，提高其耐電壓效能是adss光纜研究改進的課題。 ·架空地線光纜（opgw）：opgw已出現了很長一段時間，近年來一直在改進和提高之中。opgw的光纖單元中採用pbt，於套管外面再加上一層不鏽鋼管，有的還在塑料套管與不鏽鋼管之間加上一層熱塑膠，不鏽鋼管用鐳射焊接長度可達數十公里，光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預計從現在到2005年，opgw光纜的需求將會逐年上升，每年增加約2500km，到2005年預計可達到20000km。當然對opgw光纖的防雷問題一直是業界十分關注的問題，也應配合具體環境和使用條件加以考慮，使之得到充分保護。 2.2 光纜的自動維護、適時監測系統已逐漸完善，可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸 光纜的維護對於保證網路的可靠性是十分重要。在已開通的光網路中，光纜的維護和監測應該是在不中斷通訊的前提下進行的，一般通過監測空閒光纖（暗光纖）的方式來檢測在用光纖的狀態，更有效的方式是直接監測正在通訊的光纖。雖然itu-t長時間收集和討論了國際上的最新資料，於1996年釋出了l.25光纜網路維護的建議書，對光纜的預防性維護和故障後維護規定了詳細的維護範圍和功能，但已經不能滿足當前的需要，目前最新的建議是2001年12月iut-t sg16會議通過的“光纜網路的維護監測系統”（l.40建議）。為了進一步縮短檢測及修復時間，美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監控系統，能在1s內發出故障告警，3min內找到故障點，且工作人員可以遙控操作，據稱該系統還將開發有故障預測及對斷纖（纜）的快速反應能力。日本、義大利等國電信企業也提出了一些系統方案。 ·日本ntt方案：在局內運用光纖選擇器與系統的測試裝置和傳輸裝置相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監測的系統，保證有用訊號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸，對有故障的光纖可以預選監測出來及時傳送到維護中心進行適當處理，避免不良狀況進入有用的光傳輸通道，從而起到在執行中對整個光通訊系統的支撐作用；在局外通過水敏感測器裝置可監測外部裝置光纜線路接頭盒浸水的位置，水敏感測器安裝在空閒的光纖上，水敏感測器中裝有吸水性膨脹物，當水滲人接頭盒時，吸水性物質會膨脹使得接頭盒中的光纖受力，也就是使得這一空閒光纖彎曲，從而使光纖的損耗增加，在監測中心的otdr上就會反映出來。
·義大利的方案：此方案是一種綜合處理的新型連續光纜監測系統。主要特點是將光纜網路、光纖及光纜護套的監測綜合在一起，既利用了otdr系統週期性地對光纖的衰減進行監測，發現有衰減變化即發出警報，並進行故障定位，同時也能連續監測光纜護套的完整性，包括護套對地絕緣電阻的監測，發現問題（如護套進水等）即馬上告警，達到更全面地預告故障發生的目的。 比較日本和義大利電信部門提出的光纜維護支撐系統的方案可見：日本方案在otdr自動適時測試光纖的基礎上，加入了光纖選擇器，在外線上裝設水敏感測器並進行護套監測，形成了一套較完整的自動維護、支撐系統，真正做到不中斷光通訊的維護。義大利的方案中除監測光纖效能以外，還考慮了護套絕緣電阻的自動監測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應是一種發展方向。 3 通訊電纜的發展特點 3.1 寬頻的hya通訊電纜需要更好地為數字通訊新業務服務 原有的電纜網路雖然可以支援一些數字新業務，但是在實際使用中並不是特別理想，在通訊距離、速率及質量上仍有一定的限制。對於新的網路當然是以光纖為主，對於光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網路的地區，應該考慮新型寬頻結構的hya電纜（銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內通訊電纜），以便更能符合新業務發展的需要。一些公司對現有的電纜高頻特性作了測試，他們得到的結論是所研究的電纜（即現有的hya市話電纜）不能達到5類電纜的技術要求，戶外電纜要實現j類電纜的特性，必須通過特殊的設計和製造來達到。但在20mhz以下，所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸效能。 美國已在1997年制定了用於寬頻的對絞通訊電纜標準（ansi/icea s-98-688-1997及s-99-689-1997），包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴充套件到100mhz，可供數字網路使用。iec對此問題也進行過較長時間的討論，2001年，iec 62255-1檔案“用於高位元頻率數字接入電信網路的多對數電纜”提出了0.4～個0.8 mm線徑、1～150對、最高頻率30mhz等指標的建議，此建議的提出也許會為這種電纜開闢一個新的空間，我國也開始了這方面的探討和研製，並正在建立相應的標準。 3.2 超5類及6類電纜將替代5類電纜成為佈線系統發展的超蟄 隨著智慧化大樓、智慧化建築小區對寬頻佈線的要求愈來愈高，超5類和6類電纜己逐漸成為佈線系統中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100mhz，但其具有雙向通訊的能力，使用者可以同時收發寬頻資訊。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高，並且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標，因此在工藝和結構上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎上，又提高了傳輸頻帶，達到250mhz，其相應的指標也有較大的提高。同時，6類電纜要求不但有嚴格的工藝，而且不少廠商在結構上也有一定的改進和創新，如採用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、