光缆相关知识.docx
《光缆相关知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光缆相关知识.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
光缆相关知识
光缆物理网络是通信网最基础的传送承载设施，遍布于从长途骨干网到城域网、接入网的所有网络层次，光缆网的可靠性和光纤的技术指标直接影响通信全网的运行质量。
而且，光缆物理网的建设易受到各种外界因素的制约，不仅工程的建设周期长，建设成本高，而且使用寿命久（25年以上）。
因此，光缆基础网络的建设，必须具有前瞻性，要统筹考虑各种因素，以达到优化光缆网络、简化程式类型、降低建设成本、支撑业务发展的目标，确保投资效益最大化。
下面首先介绍一下常用光缆的分类：
一、按光在光纤中的传输模式划分，可分为多模和单模光纤两种
二、按缆芯结构分：
按缆芯的结构特点，光缆可分为层绞式光缆、中心管式光缆和骨架式光缆。
1、层绞式光缆将几根至十几根或更多光纤或光纤带子单元围绕中心加强件螺旋绞合成一层或几层光缆。
2、中心管式光缆是将光纤或光纤带无绞合直接放到光缆中心位置而制成的光缆。
3、骨架式光缆是将光纤或光纤带经螺旋绞合置于塑料骨架槽中构成的光缆。
三、按线路敷设方式分：
按敷设方式，光缆可分为架空光缆、管道光缆、直埋光缆、隧道光缆、水底光缆等。
四、按缆中光纤状态分
按光纤在光缆中是否可自由移动的状态，光缆可分为松套光纤光缆、半松半紧光纤光缆和紧套光纤光缆。
五、按使用环境与场合分
根据使用环境与场合光缆主要分为室外光缆、室内光缆及特种光缆三大类。
六、按网络层次分
按网络层次的不同光缆可分为长途光缆、市内光缆、接入网光缆。
光缆的型号：
◆型号的组成内容、代号及意义
型号由型式和规格两大部分组成。
型号组成的格式，如下图所示
型式由型式和规格两大部分组成。
型号组成的格式，如下图所示型式由5个部分构成，各部分均用代号表示，如下图所示
外护套
护套
结构特征
加强构件
分类代号
◆分类的代号
GY------------------通信用室（野）外光缆
GM------------------通信用移动式光缆
GJ------------------通信用室（局）内光缆
GS------------------通信用设备内光缆
GH------------------通信用海底光缆
GT------------------通信用特殊光缆
◆加强构件的代号
加强构件指护套以内或嵌入护套中用于增强光缆抗拉力的构件。
（无符号）——金属加强构件
F------------------非金属加强构件
◆缆芯和光缆的派生结构特征的代号
光缆结构特征应表示缆芯的主要类型和光缆的派生结构。
当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下例相应的各代号自上而下的顺序排列。
D…………………………光纤带状结构
S或（无符号）……………光纤松套被覆结构
J……………………光纤紧套被覆结构
（无符号）………………………层绞结构
C……………………骨架槽结构
X………………缆中心管（被覆）结构
T………………………油膏填充式结构
（无符号）…………………干式阻水结构
R……………………………充气式结构
C……………………………自承式结构
B………………………………扁平结构
E………………………………椭圆结构
Z………………………………阻燃结构
护套的代号
Y………………………聚乙烯护套
V……………………聚氯乙烯护套
U………………………聚氨酯护套
A…………铝-聚乙烯护套（简称A护套）
S…………钢-聚乙烯护套（简称S护套）
W………夹带平行钢丝的钢聚乙烯护套
L……………………………铝护套
G……………………………钢护套
Q……………………………铅护套
H………………………低烟无卤护套
◆外护层的代号
当有外护层时，它可包括垫层、铠装层和外被层的某些部分和全部，其代号用两组数字表示（垫层不需表示），第一组表示铠装层，它可以是一位或两位数字，见表1；第二组表示外被层或外套，它应是一位数字，见表2。
表1 铠装层
代号Code
铠装层
0
无铠装层
2
绕包双钢带
3
单细圆钢丝
33
双细圆钢丝
4
单粗圆钢丝
44
双粗圆钢丝
5
皱纹钢带纵包
表2 外被层或外套
代号
外被层或外套
1
纤维外被
2
聚氯乙烯套
3
聚乙烯套
4
聚乙烯套加覆尼龙套
5
聚乙烯保护套
光缆规格的构成
光缆的规格是由光纤和导电线芯的有关规格组成
光纤数的代号
光缆中同类光纤的实际有效数目用数字表示
◆光纤类别的代号
光纤类别采用光纤产品的分类代号表示，即用大写A和B分别表示多模光纤和单模光纤，用数字和小写字母表示不同类别的多模或单模光纤，A——多模光纤，B——单模光纤，再以数字和小写字母表示不同种类、类型的光纤。
举例：
例1：
光缆型号为GYTA-12B1
其表示意义为松套层绞结构，金属加强构件，油膏填充式，铝-聚乙烯护套，室外通信光缆，内装12根非色散位移型单模光纤。
光缆光纤的国际标准：
G.650单模光纤相关参数的定义和测试方法
G.65150/12μm多模梯度光纤光缆的特性
G.652单模光纤光缆的特性
G.653色散位移单模光纤光缆的特性
G.654截止波长位移单模光纤光缆的特性
G.655非零色散位移单模光纤光缆的特性
G.656用于宽带传输的非零色散位移光纤和光缆特性
G.657用于接入网的低弯曲损耗敏感单模光纤和光缆特性
我国的光纤标准包括国家标准GB/T系列和信息产业部颁布的通信行业标准YD/T系列。
比较多，不再例举。
（1）单模光纤。
●普通单模光纤
普通单模光纤是指零色散波长在1310nm窗口的单模光纤，又称色散未移位光纤或普通光纤，国际电信联盟（ITU－T）把这种光纤规范为G.652光纤。
G.652属于第一代单模光纤，是1310nm波长性能最佳的单模光纤。
当工作波长在1310nm时，光纤色散很小，色散系数D在0～3.5ps/nm·km，但损耗较大，约为0.3～0.4dB/km。
此时，系统的传输距离主要受光纤衰减限制。
在1550nm波段的损耗较小，约为0.19～0.25dB/km，但色散较大，约为20ps／nm·km。
传统上在G.652上开通的PDH系统多是采用1310nm零色散窗口。
但近几年开通的SDH系统则采用1550nm的最小衰减窗口。
另外，由于掺铒光纤放大器（ErbiumDopedFiberAmplifier，EDFA）的实用化，密集波分复用（DWDM）也工作于1550nm窗口，使得1550nm窗口己经成为G.652光纤的主要工作窗口。
对于基于2.5Gb/s及其以下速率的DWDM系统，G.652光纤是一种最佳的选择。
但由于在1550nm波段的色散较大，若传输10Gb/s的信号，一般在传输距离超过50km时，需要使用价格昂贵的色散补偿模块，这会使系统的总成本增大。
色散补偿模块会引入较大的衰减，
因此常将色散补偿模块与EDFA一起工作，置于EDFA两级放大之间，以免占用链路的功率余度。
表1是有关G.652光纤的一些光学特性参数和凡何特性参数。
表1G.652普通单模光纤的典型光学特性参数和几何特性参数
G.652类光纤进一步分为A、B、C、D四个子类。
G.652A光纤主要适用于ITU－TG.951规定的SDH传输系统和G.691规定的带光放大的单通道直到STM－16的SDH传输系统，只能支持2.5Gb／s及其以下速率的系统。
G.652B光纤主要适用于ITU－TG.957规定的SDH传输系统和G.691规定的带光放大的单通道SDH传输系统直到STM－64的ITU－T G.692带光放大的波分复用传输系统，可以支持对PMD有参数要求的10Gb/s速率的系统。
G.652C光纤的适用范围同B类相似，这类光纤允许G.951传输系统使用在1360～1530nm之间的扩展波段，增加了可用波长数。
G.652D光纤为无水峰光纤，其属性与G.652B光纤基本相同，而衰减系数与G.652C光纤相同，可以工作在1360～1530nm全波段。
●色散位移光纤
G.653色散位移光纤，是在G.652光纤的基础上，将零色散点从1310nm窗口移动到1550nm窗口，解决了1550 nm波长的色散对单波长高速系统的限制问题。
但是由于EDFA在DWDM中的使用，进入光纤的光功率有很大的提高，光纤非线性效应导致的四波混频在G.653光纤上对DWDM系统的影响严重，G.653并没有得到广泛推广。
主要原因是在1550nm窗口，G.653的色散非常小，比较容易产生各种光学非线性效应网。
●非零色散位移光纤
G.655非零色散位移光纤是在1550nm窗口有合理的、较低的色散，能够降低四波混频和交叉相位调制等非线性影响，同时能够支持长距离传输，而尽量减少色散补偿网。
G.655光纤在1550nm波长区的色散值约为2ps/nm·km。
在1550nm处具有正色散的G.655光纤可以利用色散补偿其一阶和二阶色散。
具有负色散的G.655光纤不存在调制不稳定性问题，对交叉相位调制不敏感。
第二代G.655光纤包括低色散斜率光纤和大有效面积光纤。
所谓色散斜率指光纤色散随波长变化的速率，又称高阶色散。
DWDM系统中，由于色散斜率的作用，各通路波长的色散积累量是不同的，其中位于两侧的边缘通路间的色散积累量差别最大。
当传输距离超过一定值后，具有较大色散积累量通路的色散值超标，从而限制了整个WDM系统的传输距离。
低色散斜率光纤具有更合理的色散规范值，简化了色散补偿。
低色散斜率G，655光纤的色散值在0.05ps/nm·km以下，在1530～1565nm波长范围的色散值为2.6～6.0 ps/nm·km，在1565～1625nm波长范围的色散值为4.0～8.6ps/nm·恤。
其色散随波长的变化幅度比其他非零色散光纤要小35％～55％，从而使光纤在低波段的色散有所增加，可以较好地压制四波混频和交叉相位调制影响，而另一方面又可以使高波段的色散不致过大，仍然可以使10Gb/s信号传输足够远的距离而无须色散补偿。
大有效面积光纤具有较大的有效面积，可承受较高的光功率，因而可以更有效地克服光纤的非线性影响。
超高速系统的主要性能限制是色散和非线性。
通常，线性色散可以用色散补偿的方法来消除，而非线性的影响却不能用简单的线性补偿的方法来消除。
提高光纤纤芯的有效面积，降低纤芯内的光功率密度，是解决非线性问题的方法之一。
大有效面积光纤的有效面积达72μ㎡以上，零色散点处于1510nm左右，其色散系数在1530～1565nm窗口内处于2～6ps/nmkm之内，而在1565～1625nm窗口内处于4.5～11.2ps/nm·km之内，从而可以进一步减小四波混频的影响。
G.656光纤是为了进一步扩展DWDM系统的可用波长范围，在S（1460～1530nm）、C（1530～1565nm）和L（1 565～1625nm）波段均保持非零色散的一种新型光纤。
（2）多模光纤。
尽管单模光纤的品种不断出现，功能被不断地丰富和增强着，但多模光纤并没有被单模光纤所取代，而是仍然保持了稳定的市场份额，并且得到了不断的发展。
在传输距离较短、节点多、接头多、弯路多、连接器和耦合器用量大、规模小、单位光纤长度使用光源个数多的网络中，使用单模光纤无源器件比多模光纤要贵，而且相对精密、容差小，操作不如多模器件方便可靠。
多模光纤的芯径较粗，数值孔径大，、能从光源中耦合更多的光功率，适应了网络中弯路多、节点多、光功率分路频繁、需要有较大光功率的特点。
多模光纤的特性正好满足了这种网络用光纤的要求。
单模光纤只能使用激光器（LD）作光源，其成本比多模光纤使用的发光二极管（LED）高很多。
垂直腔面发射激光器（VCSEL）的出现，更增强了多模光纤在网络中的应用。
VCSEL具有圆柱形的光束断面和高的调制速率，与光纤的耦合更容易，而价格则与LED接近。
因此虽然仅从光纤的角度看，单模光纤性能比多模光纤好，但是从整个网络用光纤的角度看，多模光纤则占有更大的优势。
多模光纤一直是网络传输介质的主体，随着网络传输速率的不断提高和VCSEL的使用，多模光纤得到了更多的应用，并且促进了新一代多模光纤的发展。
ISO/IEC11801所颁布的新的多模光纤标准等级中，将多模光纤分为OM1，OM2，OM3三类。
其中OM1是指传统的62.5/125μm多模光纤，OM2是指传统的50/125μm多模光纤，0M3是指新型的万兆位多模光纤。
对新建网络，一般首选50/125μm多模光纤。
单模与多模光缆的主要特点及区别：
常用多模光纤的直径为125μm，其中芯径一般在50～100μm之间。
在多模光纤中，可以有数百个光波模在传播。
多模光纤一般工作于短波长（0.8μm）区，损耗与色散都比较大，带宽较小，适用于低速短距离光通信系统中。
多模光纤的优点在于其具有较大的纤芯直径，可以用较高的耦合效率将光功率注入到多模光纤中。
常用单模光纤的直径也为125μm，芯径为8～12μm。
在单模光纤中，因只有一个模式传播，不存在模间色散，具有较大的传输带宽，并且在1550nm波长区的损耗非常低（约为0.2～0.25dB/km），因而被广泛应用于高速长距离的光纤通信系统中。
使用单模光纤时，色度色散是影响信号传输的主要因素，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性都有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。
国际电信联盟（ITU-T）标准，2006年12月，ITU-T第十五工作组通过了一个新的光纤标准，即G.657，称为“用于接入网的低弯曲损耗敏感单模光纤和光缆特性”。
TU-TG.657建议对光纤的抗弯曲性能给出了非常严格的规定，使光缆的安装更为便捷：
例如可以沿着建筑物内很小的拐角安装（象安装铜缆一样）。
此外,因为G.657光纤具有卓越的抗弯曲性能,运营商不但可以使用非熟练技术工人来进行安装操作，而且也降低了复工率，进一步降低了运营商的光纤网络安装成本。
另外，光纤接头盒的体积与现有的同类产品相比可以降低一半，这对类似公寓大楼和电信机房等空间占用费用高昂的场合都是非常重要的。
这个新标准比预计时间提前一年获得了通过，主要原因是来自两方面的推动力：
一方面，运营商期望能尽快在他们的网络引入FTTH；另一方面，光纤光缆产行业也起到了一定的推动作用。
在ITU-TG.657最新的修订版本中依然维持了A和B两个大类的整体结构，A大类与G.652光纤能够完全兼容使用，而B大类在部分指标上并不要求与G.652光纤兼容，允许更小的模场直径（MFD）、更大的衰减系数和不同的光纤结构等。
在A和B两个大类整体结构的基础上，最新标准版本的产品分类中引进了三个弯曲等级的概念，弯曲等级按照最小弯曲半径进行区分：
弯曲等级1对应最小弯曲半径为10mm的产品；弯曲等级2对应最小弯曲半径为7.5mm的产品；弯曲等级3对应最小弯曲半径为5mm的产品。
同时，还将是否与G.652兼容（A和B），以及弯曲等级（1、2、3）两种分类原则结合起来，就构成了2009年标准建议版本中新的子类结构：
A1，A2，B2，B3。
表1中列出了2009年标准建议版本中新的产品子类和2006年标准版本中G.657.A和G.657.B的对应关系。
在2009年新标准建议版本中,G.657.A2是新增加的子类。
G.657.A2完全满足2006年标准建议版本中的G.657.B，且同时要求与G.652光纤相互兼容，最小弯曲半径建议为7.5mm，模场直径范围为（8.6-9.5）0.4μm，属于大模场弯曲不敏感单模光纤。
G.657.B3也是新增加的子类，最小弯曲半径能够达到5mm，支持一些极端弯曲条件下的使用，不要求与G.652光纤相互兼容，模场直径范围为（6.3-9.5）0.4μm。
针对新标准建议中四个子类，表2列出了关键的技术参数模场直径和弯曲附加损耗的对比指标。
在表2中，对于B大类光纤，由于其主要应用于短距离通信，因此对色散和偏振模色散没有特殊要求，也允许较G.652.D更大的衰减系数。
新旧版本关键技术指标的对比
升级会员 