光纤光缆和通讯电缆技术发展与思考毕业设计Word格式.docx

1、4.3 利用已有设备与技术,改善HYA市话电缆的相应特性,为数字业务提供更好的服务134.4 改进光缆电缆的施工和维护方法134.5 冷静地审视当前电信市场的发展，促进光纤光缆和通信电缆产业的发展154.6 抓住西部大开发的大好机遇，发展光缆电缆技术与产业15结论 16致谢17参考文献 18 摘要 过去的几年，可以说是光纤光缆行业最为艰苦的几年，然而在这样的环境下，产业的各环节依然在不断努力，针对新的应用业务，相关的技术、标准进展也非常迅速，为制造商的产品开发、运营商的网络建设与运营提供了指导性策略。G.652D已经被运营商、制造商广泛看好，是未来G.652的主力产品；G.655的技术和市场相

2、对稳定，这与运营商的干线网络建设逐渐放缓密切相关。新型的光纤，包括G.656，ITU-T已经于去年颁布了正式的G.656建议；塑料光纤、光缆的标准，国内相关部门也在积极制定之中，其大规模产业化、应用将会带来很好的市场规模；光子晶体光纤的实验室研究进展亦非常迅速，国内已经有一些产品的样品推出，但是正式应用还需要技术的进一步成熟以及整个光通信系统技术的突破性进展。FTTH出色的三网合一的业务承载能力，将撬动巨大的用户市场，成为光纤光缆行业摆脱当前困境的巨大契机。在用户接入端，相关的光缆产品与技术正在稳步发展，借着FTTH的春风，有望获得突破性进展。关键词: 光纤光缆， 通信电缆， ITU-T建议，

3、 技术发展AbstractOver the past few years, optical fiber and cable can be said to be the most difficult years the industry, but in such an environment, the industry is still in the different aspects of the ongoing efforts, the application of the new business, related technology, standards are also very r

4、apid progress, in order to the manufacturers product development, the network operators to provide guidance and operating strategy. Has been G.652D operators, manufacturers optimistic about the broad future G.652 main products; G.655 technology and the market is relatively stable, with the operators

5、 trunk network construction is closely related to a gradual slowdown. New type of fiber, including G.656, ITU-T has been in the last year of the promulgation of a formal recommendation G.656; plastic optical fiber, optical cable standards, the relevant departments are also actively developed, and it

6、s large-scale industrialization, the application will be bring a good market; photonic crystal fiber research laboratory is also very rapidly, already there are some samples of the product launch, but also the need for formal application of technology to further mature as well as the optical communi

7、cation system of breakthrough technologies. Triple-play FTTH business excellent carrying capacity, users will be leveraging the enormous market of optical fiber and cable industry has become out of the current plight of the great opportunity. End user access, cable-related products and technologies

8、are developing steadily, and by the spring FTTH is expected to get a breakthrough.Key words:optical fiber cable， communication cable， ITU-T ，recommendations of technological development前言 经过了2000年的大热大噪，泡沫破灭之后的全球光纤市场呈现严重的供大于求之势，在光通信市场趋于平稳饱和的今天，虽然上述情况有所改善，但是受通信业大环境的影响，国内光纤光缆市场的发展仍然相对平淡。虽然平淡但也有亮点，为了市场的

9、需求和技术的发展，业内人士依然没有放弃努力，并取得了显著的成果：光纤方面，2003年G.652D、G.655C光纤的ITU-T建议出台，2004年G.656光纤建议浮出水面，支持万兆以太网的G.651光纤受到业内人士关注，同时，新型光纤，如塑料光纤，光子晶体光纤的研究与应用工作也正在如火如荼地进行；光缆方面，随着光纤光缆价格的不断下降以及奥运所带来的业务应用机遇，光纤到户的试验工程已经开始启动，设备的接入技术也正在趋于实用；电力光缆依然炙手可热，成为低迷的光缆行业中为数不多的亮点；一些新型光缆，如微型光缆、雨水管道光缆、路面开槽光缆等亦成为业内用户关注、制造商正在研究与实施的方向。作为光纤在传

10、输线路的最终应用，光缆的产品和技术也越来越成熟，其重要地位已为运营商所关注。在行业竞争愈发激烈的背景下，在许多大型重要线路的招标项目中，价格成为各家供应商的杀手锏，但是对于用户来说，“价廉”的同时如何“物美”才是最为重要的。所以在2005年运营商招标的大型项目中，对于用量最大的管道、架空、直埋光缆，不少运营商采用集团集中采购的方法统一选型，光缆采购逐步规范化和通用化，光缆制造商想以此获取丰厚利润已不大可能，根据业务需求开发新的产品、实现自身多元化，并给用户网络提供新的支持成为光缆厂商唯一的可行之道。一光纤技术发展的特点 1.1 网络的发展对光纤提出新的要求 下一代网络（NGN）引发了许多的观点

11、和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，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、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。1.1.1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40 Gbit/s，并已开始进行160 Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-T SG15会议上，美国已提出对40Gbit/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入探讨，也许不久的将来就会出

12、现一种专门的40Gbit/s光纤类型。1.1.2实现超长距离传输 无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现20005000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。1.1.3适应DWDM技术的运用 目前322.5Gbit/s DWDM系统已经运用，642.5Gbit/s及3210Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线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.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出

13、相应指标，特别是对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了光纤的准确应用 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.C 3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准确使用，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），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的

14、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；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。1.3 新型光纤在不断出现 为了适应市场的需要，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。1.3.1用于长途通信的新型大容量长距离光纤 主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至1040Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的Pure Mode PM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层

15、，用于10 Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatel cable推出的Teralight Ultra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbits、总容量10.2 Tbits的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。1.3.2用于城域网通信的新型低水峰光纤 城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在13601460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CW

16、DM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟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着城域网模式的变化而不断变化。接入网中采用光接入网的主要目的是：减少维护管理费用和故障率；开发新设备，增加新收入；配合本地网络结构的调整，减少节点，扩大覆盖；充分利用光纤化所带来的一系列好

17、处；建设透明光网络，迎接多媒体时代。 所谓光接入网从广义上可以包括光数字环路载波系统（ODLC）和无源光网络（PON）两类。数字环路载波系统DLC不是一种新技术，但结合了开放接口VS.1V5.2，并在光纤上传输综合的DLC（IDLC），显示了很大的生命力，以美国为例，目前的1.3亿用户线中，DLCIDLC已占据3600万线，其中IDLC占2700万线。特别是新增用户线中50为IDLC，每年约500万线。至于无源光网络技术主要是在德国和日本受到重视。德国在1996年底前共敷设了约230万线光接入网系统，其中PON约占100万线。日本更是把PON作为其网络光纤化的主要技术，坚持不懈攻关十多年，采取

18、一系列技术和工艺措施，将无源光网络成本降至与铜缆绞线成本相当的水平，并已在1998年全面启动光接入网建设，将于2010年达到6000万线，基本普及光纤通信网，以此作为振兴21世纪经济的对策。近来又计划再争取提前到2005年实现光纤通信网。 在无源光网络的发展进程中，近来又出现了一种以ATM为基础的宽带无源光网络（APON），这种技术将ATM和PON的优势相互结合，传输速率可达622155Mbps，可以提供一个经济高效的多媒体业务传送平台并有效地利用网络资源，代表了多媒体时代接入网发展的一个重要战略方向。目前国际电联已经基本完成了标准化工作，预计1999年就会有商用设备问世。可以相信，在未来的无

19、源光网络技术中，APON将会占据越来越大的份额，成为面向21世纪的宽带投入技术的主要发展方向。1.3.3用于局域网的新型多模光纤 由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。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50100，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，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125m型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-

20、T推荐的G.651光纤，即50/125m的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125m光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的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，以配合850nm和1300nm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。局域网光纤性能强调的是工作带宽和接续费用。特别是随着吉比特以太网和10G比特以太网快速发展多模光纤已经成为首选传输媒质。国内外光纤厂家如，康宁、阿尔卡特、烽

21、火、长飞等先后推出了吉比特以太网多模光纤并已经大量商用。2002年IEEE在802.3ae标准中，又提出了一种高带宽50/125m多模光纤。它提高了850nm波长的带宽，在链路中选用低价格的850nm波长垂直腔表面发射激光器（VCSEL）和两级编码技术，这种多模光纤的“激光器带宽”为2000MHz.km，足以支持10Gb/s以太网传输达300m。当前，高带宽50/125m 多模光纤正在成为吉比特以太网采用的主要光纤。1.3.4前途未卜的空芯光纤 据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。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

22、散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。二 光缆技术的发展特点 2.1 光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现 光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的

23、速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。2.1.1光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围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；2.1.2光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；2.1.3光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。现有光缆中使用的如PVC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。从环境

24、保护及阻燃性能的要求出发，有光缆厂家已经采用环保材料开发出了生态环保光缆，应用于大楼及家庭等室内环境。如对室内用缆，可采用含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料。2001年ITU-T已通过了L45建议即“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，以规范和控制光缆对环境的负面影响。另外光缆中还可采用纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结

25、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。 “干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。 生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光

26、缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC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ITU-T已通过了一项L45建议“使电信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（Life CycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果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题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。海底光缆：海底光缆近

27、年来有根快的发展，它要求长距离、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、抗冲击的要求都特别严格。浅水光缆（Marinized Terrestrail Cable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-T G.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标

28、准。微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线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非常适合这种安装。采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。目前此类材料尚处于试用阶段。全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便

29、，在电力通信网中已得到大量的应用。预计20002005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。2.2 光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善，可保证大容量高速率的光缆不中断 传输光缆的维护对于保证网络的