发展战略国内外光纤光缆状态及发展方向分析

1、国内外光纤光缆现状及发展趋势分析光缆通信在我国已有20多年的使用历史，这段历史也就是光通信技术的发展 史和光纤光缆的发展史。 光纤光缆在我国的发展可以分为这样几个阶段： 对光缆 可用性的探讨；取代市内局间中继线的市话电缆和PCM电缆；取代有线通信干 线上的高频对称电缆和同轴电缆。 这两个取代应该说是完成了； 现正在取代接入 网的主干线和配线的市话主干电缆和配线电缆， 并正在进入局域网和室内综合布 线系统。目前，光纤光缆已经进入了有线通信的各个领域，包括邮电通信、广播 通信、电力通信和军用通信等领域。1光纤符合ITU-T G.652.A规定的普通单模光纤是最常用的一种光纤。 随着光通信 系统的发

2、展，光中继距离和单一波长信道容量增大,G.652.A光纤的性能还有可能 进一步优化， 表现在1550nm区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低 衰减系数和零色散点不在同一区域。 符合ITU-T G.654规定的截止波长位移单模 光纤和符合G.653规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。G.653光纤虽然可以使光纤容量有所增加， 但是，原本期望得到的零色散因为不能抑制四波混频， 反而变成了采用波分复用技术的障碍。为了取得更大的中继距离和通信容量，采用了增大传输光功率和波分复用、 密集波分复用技术， 此时，传输容量已经相当大的G.652普通单模光纤显得有些 性能不足，表现在偏振模色散（PM

3、D）和非线性效应对这些技术应用的限制。 在10Gbs及更高速率的系统中，偏振模色散可能成为限制系统性能的因素之 一。光纤的PMD通过改善光纤的圆整度和或采用 “旋转”光纤的方法得到了改 善，符合ITU-T G.652.B规定的普通单模光纤的PMDQ通常能低于0.5pskm1/2，这意味着STM-64系统的传输距离可以达到大约400km。G.652.B光纤的工作波长还可延伸到1600nm区。G.652.A和G.652.B光纤习惯统称为G.652光纤。光纤的非线性效应包括受激布里渊散射、 受激拉曼散射、 自相位调制、 互相 位调制、四波混频、光孤子传输等。 为了增大系统的中继距离而提高发送光功率，

4、 当光纤中传输的光强密度超过光纤的阈值时则会表现出非线性效应， 从而限制系 统容量和中继距离的进一步增大。 通过色散和光纤有效芯面积对非线性效应影响 的研究，国际上开发出满足ITU-TG.655规定的非零色散位移单模光纤。利用低 色散对四波混频的抑制作用， 使波分复用和密集波分复用技术得以应用， 并且使 光纤有可能在第四传输窗口1600nm区(1565nm-1620nm)工作。目前，G.655光纤还在发展完善，已有TrueWave、LEAF、大保实、TeraLight、PureGuide、MetroCor等品牌问世，它们都力图通过对光纤结构和性能的细微调整，达到与 传输设备的最佳组合，取得最好

5、的经济效益。为了在一根光纤上开放更多的波分复用信道，国外开发出一种称为 “全波光 纤”的单模光纤，它属于ITU-T 652.C规定的低水吸收峰单模光纤。在二氧化硅 系光纤的谱损曲线上，在第二传输窗口1310 nm区(1280nm-1325nm)和第三传输窗口1550nm区(1380nm-1565nm)之间的1383nm波长附近，通常有一个水 吸收峰。通过新的工艺技术突破， 全波光纤消除了这个水吸收峰， 与普通单模光 纤相比，在水峰处的衰减降低了2/3,使有用波长范围增加了100 nm,即打开了第五个传输窗口1400nm区(即1350nm-1450nm区)，使原来分离的两个传输窗口连成一个很宽的

6、大传输窗口，使光纤的工作波长从1280nm延伸到1625nm。为了提高光缆传输密度， 国外开发了一种多芯光纤。 据报道， 一种四芯光纤 的玻璃体部分呈四瓣梅花状， 涂覆层外形为圆形， 其外径与普通单芯光纤相同 （见 图1a）。光纤的折射率分布采用突变型时，光纤的平均衰减在1310nm波长上为0.375.01dB/km;在1550nm波长上为0.225.01dB/km。这种光纤的接头采 用硅棒加热可缩套管的方法（见图1b）,其接头损耗的平均值为0.17dB,标准 偏差为0.10dB。2核心网光缆 我国已在干线（包括国家干线、省内干线和区内干线）上全面采用光缆，其中多模光纤已被淘汰，全部采用单模光

7、纤，包括G.652光纤和G.655光纤。G.653光纤虽然在我国曾经采用过，但今后不会再发展。G.654光纤因其不能很大幅度 地增加光纤系统容量，它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤，不采用光纤带干线光缆主要用于室外， 在这些光缆中， 曾经使用过的紧套层绞式和骨架式 结构，目前已停止使用。 当前我国广泛使用的干线光缆有松套层绞式和中心管式 两种结构，并且优先采用前者。松套层绞式光缆采用SZ绞合结构时的生产效率 高，便于中间分线， 同时也能使光缆取得良好的拉伸性能和衰减温度特性， 目前 它已获得广泛采用。骨架式光缆的设计原理虽然和松套层绞式光缆相似， 但是目前的实际工艺技 术

8、难以实现这一设计目标， 使光缆拉伸性能难于达到规定的要求。 这一点已为国 内有关的光缆产品检测所证实， 为此.目前我国的干线网已不再使用骨架式光缆。在长途线路中，由于距离长、分支少，光缆在系统中所占费用比例相对较高。因此，干线光缆将通过采用G.655光纤和波分复用、密集波分复用技术来扩大容 量。光缆本身的基础结构己相对成熟，不会有大的改变。但是，光缆的某些防护 结构和性能仍有待开发完善。 例如，全介质光缆具有众所周知的优良防雷和防强 电的性能，但它的直埋结构和防鼠性能始终不尽人意，是值得开发的课题。据国外报道，采用玻纤增强塑料圆丝销装结构和外护层中夹入玻璃纱层的结 构，或者在护套料中掺杂0.4

9、的驱兽剂微囊，都能取得良好的防鼠效果。海底光缆所受机械力， 特别是拉力的作用， 往往比陆地光缆要严峻得多。 为 此，海底光缆结构适应性的研究， 以及光缆加强构件蠕变问题的研究， 对确保光 纤光缆的安全使用都是很重要的。 据报道，针对使用环境条件开发了某些实用产 品，例如，8000m深海用的轻型光缆，2000m深海、有船只拖挂危险地区用的轻 铠光缆，1500m深海、多岩石、有船只拖挂危险地区用的单铠光缆，400m深海、 多岩石、多浪、有船只拖挂危险地区用的单铠光缆，200m深海、多岩石、易磨 损和压碎、有船只拖挂危险地区用的专门铠装光缆，以及防鲨鱼用的特殊光缆。光纤的氢损问题在海底光缆中更加引入

10、关注。 据报道，普通单钢丝铠装和双 钢丝铠装的光缆，经8-10年之后，在1550nm波长上可测试到0.01-0.04dB/km的氢损。在光缆填充物中加入吸氢材料和采用金属密封管作松套管， 则没有出现 光纤的氢损现象。3接入网光缆接入网中的光缆距离短，分支多，分插频繁，为了增加网的容量，通常是增 加光纤芯数。 特别是在市内管道中， 由于管道内径有限， 在增加光纤芯数的同时 增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量，是很重要的。接入网使用G.652普通单模光纤和G.652.C低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用，目前在我国已有少量的使用。接入网用光缆中广泛采用光纤带型式， 它可使光缆

11、适应芯数大和光纤集装密度高的要求， 而且可以通过光纤带整带接续的方式提高光缆接续效率。 但是，在 小芯数光缆情况下，也直接采用分立的光纤由于光纤带光缆中光纤集装密度增大， 可能损害光缆的拉伸性能和衰减温度 特性，以及有可能损害光纤的传输衰减。因此，在获得大芯数、小外径要求的同 时，光纤带光缆还有许多课题值得研究。接入网光缆主要用于室外， 目前有松套层绞式、 中心管式和骨架式三种类型。 虽然这些结构在国内都得到应用， 但是都还需要在获得高集装密度、 小尺寸、 良 好性能、便于制造、低成本和便于使用 （例如便于分线和下线） 等方面经受考验。在中心管式光缆中，为了获得更大的芯数， 往往采用增大光纤带

12、芯数的方法， 例如，采用24芯光纤带。据报道：采用24芯光纤带生产864芯的光缆，可以作 到大于目前正式采用的1000芯骨架式光缆的集装密度。 这种24芯光纤带由两根12芯子带构成，要求既要保持整带的稳定和牢固，又要易于手工分成两根结构 独立完整的12芯带，便于整带熔接。松管结构中的光纤与松管壁之间有较大的空隙。 据国外报道， 如果采用柔软 聚氯乙烯制造的半紧套管集装12根光纤，管外径为1.4mm,壁厚为0.2mm,贝U管子的截面积只有常规松套管的大约30。不用中心加强构件，用螺旋绞或SZ绞方式把12根这样的半紧套管绞合成缆芯，然后在缆芯外加上中心管式结构的护套，构成144芯光缆。这种光缆适合

13、于在管道内用牵引方法或气送方法安装。国外目前实际使用的骨架式光缆的最大芯数为1000芯，在它的骨架上有13个槽，共可放入125根8芯光纤带，这种8芯带可以方便地分成两个4芯带。近 年来，骨架式光缆在减小光缆外径和重量、 增加光缆的柔软性和改善光缆使用性 能方面，也不断有所探讨和报道。 最早的骨架式光纤带光缆采用螺旋槽结构， 为 了和松套SZ层绞式光缆一样便于下线，骨架式光缆也推出了SZ槽结构。光纤 带在其厚度方向极易弯曲，在其宽度方向很难弯曲，即使强迫在宽度方向弯曲， 则一定会使光纤带发生折转， 同时会使光纤带两边的光纤产生一定的应力。 据报 道，通过采用专门的骨架槽截面的设计， 可以适应光纤

14、带的这种折转。 近年来在 减轻光缆重量方面也有一些探索，为了减少加强构件重量而采用非金属FRP加 强构件代替钢绞线； 为了减少光缆重量而干用内层为泡沫聚乙烯外层为实心聚乙 烯的骨架和全部为泡沫聚乙烯的骨架， 但为了保持骨架槽的内壁表面光滑， 这两 种骨架中采用内层为泡沫聚乙烯外层为实心聚乙烯的骨架更适用。4室内光缆室内光缆往往需要同时用于话音、 数据和视频信号的传输。 并目还可能用于 遥测与传感器。国际电工委员会（IEC）在光缆分类中所指的室内光缆，笔者认为至少应包 括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。 局用光缆布放在中心局或其他电信机房 内，布放紧密有序和位置相对固定。 综合布线光缆布放在用

15、户端的室内， 主要由 用户使用，因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。多模光纤虽然不再用于核心网和接入网，但芯径/包层直径为62.5/125叩的渐变型多模光纤在室内综合布线中仍有较多的应用，今后也可能应用50125m渐变型多模光纤。这种情况与综合布线系统的现有技术状况有关， 随着单 模光纤系统的发送模块、 接收模块和相关设备成本的降低， 本身价廉的单模光纤 仍然有可能取代综合布线用的多模光纤。随着我国FTTH、FTTC系统的采用和各种要求的智能大厦的建设，要求越 来越多的室内光缆产品投入应用。 目前所用的综合布线光缆芯数较小、 缆芯不填 充油膏、防火性能要求只限于阻燃或不延燃， 这些光缆在

16、品种、 结构和性能等方 面还急需进一步开发、完善和提高。在布线光缆所用的光纤类型方面， 国外正在探索采用多芯光纤， 例如前面提 到的四芯光纤，这样可使光缆外径小、重量轻、柔软性好。室内光缆的防火性能应是基本要求之一。 传统的PVC护套虽具有耐延燃性， 但其防潮性能较差， 不宜用于室外。 据报道， 国外已开发了室内室外兼用的引入 光缆或下杆光缆，它们既能耐室外低温和紫外线辐射、 又能阻燃和便于弯曲布线。 这种光缆采用PVC紧套光纤、吸水膨胀粉干式阻水和低烟无卤阻燃护套。随着通信业务的急剧增加， 局内光缆布线的芯数将增加数倍， 减小尾缆的直 径，以便在有限的机房空间内布放更多的终端模块， 就显得很

17、重要。 据国外报道， 为了适应机房内的这种要求， 已开发了两种微型光缆， 一种的外径接近普通紧套光纤外径，为1mm；另一种的外径与普通的涂覆光纤一样，为0.25mm。外径1mm的光缆（见图3）,其结构与常规单芯光缆相似，采用0.5mm直径的UV固化的二次涂覆光纤、芳纶纱加强和聚酰胺护套。外径0.25mm的光缆，第一种结构与常规的紧套光纤相似， 采用涂覆光纤和由UV固化树脂涂覆的加强构件组 成的外套（见图4a）;另一种采用涂覆光纤和由的12根层绞钢丝与UV固化树 脂组成的外套（见图4b）。据报道，还开发了一种单芯矩形软线和由这种软线 构成的8芯软线（见图5）。8芯软线由8根单芯软线并列再加上总护

18、套构成， 又可方便地再分成8根单芯软线。5电力线路中的通信光缆光纤是介电质， 光缆也可作成全介质， 完全无金属。 这样的全介质光缆将是 电力系统最理想的通信线路。 用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构： 即 全介质自承式（ADSS）结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放，适应范围广，在当前我国电力输电系统改造 中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结 构和性能方面，例如大志数光缆结构、 光缆蠕变和耐电弧性能等方面， 还有待进步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大，是目前的一种热门产品缠绕式光缆通常芯数较少， 因其布放方法需要专门工具， 比较麻烦， 在我国 似无需求和生产。 据国