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光纤光缆和通信电缆的技术创新及未来发展

发布者:kkxxl   来源:科讯   浏览次数:
Jan 30, 2018

        截至2012年,全球已经有24亿互联网用户,计算机互联网技术的应用成为重要的促进因素,渐渐成为推动世界经济高速发展新的最主要的动力,正当我们的世界步入高速知识经济时代的同时,也产生了诸多问题,如传输介质的问题、IP地址枯竭等等。

  光通信技术的发展,为综合传送各种业务信息提供了必要的带宽和传输质量,是高速互联网业务的理想平台。

  1.光线光缆的特点

  传统的通信电缆是以铜为主要传输介质的,铜虽然不是贵金属,但它的价格也是随市场波动的,如果网络建设的规模比较庞大,就不得不考虑通信电缆的工程成本,这是通信电缆最主要的缺点。

  再者通信电缆已经不能满足未来计算机互联网的传输介质,例如蓝光DVD技术已经初露端倪,高质量的影音画质使一个影片的容量达到50GByte,比传统的DVD的容量增长了几十倍;通信电缆的信号衰减很严重,每隔一段距离就必须设置中继设备,使互联网的使用成本大大增加。总的来说,光纤比起通信电缆有质量轻、信号衰减低、不需要中继设备、传输带宽、抗电磁干扰能力强等优点。

  在传统的通讯电缆时代,传输800MHz的信号时,每公里的信号强度的损耗都在40dB以上。光导纤维的信号强度损耗要小很多,传输1.31微米的光,每公里信号强度损耗在0.35dB以下若传输1.55微米的光,每公里损耗更小,可达0.2dB以下。这就比同轴电缆的信号强度损耗要小一亿倍,使得光信号传输的更远。

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  2.光线光缆技术的现状

  新的IP协议声称可以为全世界的每粒沙子配置一个独立IP,计算机网络用户的爆炸式增长对带宽的巨大需求,使得光纤通信又一次呈现了蓬勃发展的新局面,成为近几年来发展速度最快的技术。

  根据市场研究与预测公司IDC截至2012年我国光纤入户的互联网用户数将超过2660万户,而且在未来5年的复合增长率保持在56.4%,比起中国1.58亿的宽带用户数,光纤接入的市场还蕴藏这巨大的潜力。到2015年全国互联网出口带宽达到5T,城市用户的带宽基本保证达到20M,家庭光纤接入覆盖超过500万户;届时将实现全市公益性机构光纤到达率100%,实现全部工业园区、科技园区、宾馆酒店商务楼宇、等需要与互联网接入的场所达到的光纤入室。这些数据都表明,中国的宽带市场蕴藏着巨大的潜力,而光纤宽带的普及也是大势所趋。所以电信运营商在宽带接入市场的争夺很大程度上是光纤宽带的争夺。

  3.光纤光缆的种类

  光纤的分类主要是从工作波长、折射率分布、传输模式、原材料和制造方法上作一归纳的,兹将各种分类举例如下。

  (1)工作波长:红外光纤、近红外光纤、可观光纤、紫外光纤(1.55μm、1.3μm 、0.85μm)。

  (2)折射率分布:阶跃(SI)型光纤、近阶跃型光纤、渐变(GI)型光纤、其它(如三角型、W型、凹陷型等)。

  (3)传输模式:单模光纤、多模光纤。

  (4)原材料:石英光纤、多成分玻璃光纤、塑料光纤、复合材料光纤(如塑料包层、液体纤芯等)、红外材料等。按被覆材料还可分为无机材料(碳等)、金属材料(铜、镍等)和塑料等。

  (5)制造方法:预塑有汽相轴向沉积、化学汽相沉积等,拉丝法有管律法和双坩锅法等[1]。

  4.新型光纤在不断出现

  科技的发展、用户需求的提高、市场的需要促使光纤技术飞速向带宽更大、传输距离更长、耐用时间更长等特点发展,光纤的技术指标在不断改进,各种新型光纤在不断涌现:

  (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,可以使光纤传输带宽轻而易举的提升至10~40Gbit/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。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。

  (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1360~1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展,使CWDM系统被极大地优化,增大了传输信道、增长了传输距离。

  (3)用于局域网的新型多模光纤

  多模光纤的配套光器件可以使用发光二极管,这种光器件比单模光纤的光器件激光管的价格要便宜很多,而且多模光纤有较大的芯径和数值孔径,容易耦合、容易连接,相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多,所以虽然多模光纤比单模光纤的价格贵50%~100%,但是局域网多采用多模光纤。

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  5.网络的发展对光纤提出新的要求与光纤技术未来发展的展望

  下一代网络(NGN)引发了许多的观点和争论。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)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,并已开始进行160Gbit/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现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

  (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2000~5000km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。

  (3)适应DWDM技术的运用

  目前32×2.5Gbit/s DWDM系统已经运用,64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/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。

  总之,随着材料学、计算机科学、光学等科学技术的发展,通讯电缆将被光纤光缆渐渐取代,逐步淡出历史舞台。光纤光缆的种种相比通信电缆的优势,必将使其成为未来网络世界的传输介质和信息传播的新通道。

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