光纖光纜和通信電纜的技術發展與思考

【摘 要】本文通過光纖通信與傳統通信電纜的比較，結合了當前最先進的計算機通信協議和材料學等方面的科學技術，總結了光纖傳輸的諸多特點，并展望光纖通信未來發展的趨勢。

【關鍵詞】光纖；通信電纜；技術

截至2012年，全球已經有24億互聯網用戶，計算機互聯網技術的應用成為重要的促進因素，它漸漸成為推動世界經濟高速發展新的最主要的動力，正當我們的世界步入高速知識經濟時代的同時，也產生了諸多問題，如傳輸介質的問題、IP地址枯竭等等。

光通信技術的發展，為綜合傳送各種業務信息提供了必要的帶寬和傳輸質量，是高速互聯網業務的理想平臺。

1 光線光纜的特點

傳統的通信電纜是以銅為主要傳輸介質的，銅雖然不是貴金屬，但它的價格也是隨市場波動的，如果網絡建設的規模比較龐大，就不得不考慮通信電纜的工程成本，這是通信電纜最主要的缺點。

再者通信電纜已經不能滿足未來計算機互聯網的傳輸介質，例如藍光DVD技術已經初露端倪，高質量的影音畫質使一個影片的容量達到50GByte，比傳統的DVD的容量增長了幾十倍；通信電纜的信號衰減很嚴重，每隔一段距離就必須設置中繼設備，使互聯網的使用成本大大增加。總的來說，光纖比起通信電纜有質量輕、信號衰減低、不需要中繼設備、傳輸帶寬、抗電磁干擾能力強等優點。

頻帶的寬窄代表傳輸容量的大小。載波的頻率越高，可以傳輸信號的頻帶寬度就越大。在VHF頻段，只能傳輸27路電視節目和幾十套調頻廣播，可以承擔上百萬個電視節目的傳輸任務。

在傳統的通訊電纜時代，傳輸800MHz的信號時，每公里的信號強度的損耗都在40dB以上。光導纖維的信號強度損耗要小很多，傳輸1.31微米的光，每公里信號強度損耗在0.35dB以下若傳輸1.55微米的光，每公里損耗更小，可達0.2dB以下。這就比同軸電纜的信號強度損耗要小一億倍，使得光信號傳輸的更遠。

光纖技術的發展速度令人難以想象，它傳輸信息的帶寬，每6個月增加1倍，而價格降低1倍。今后光纖傳輸將占絕對優勢，成為互聯網、電信網和廣播電視網三網融合的最主要傳輸手段。

2 光線光纜技術的現狀

新的IP協議聲稱可以為全世界的每粒沙子配置一個獨立IP，計算機網絡用戶的爆炸式增長對帶寬的巨大需求，使得光纖通信又一次呈現了蓬勃發展的新局面，成為近幾年來發展速度最快的技術。

根據市場研究與預測公司IDC截至2012年我國光纖入戶的互聯網用戶數將超過2660萬戶，而且在未來5年的復合增長率保持在56.4%，比起中國1.58億的寬帶用戶數，光纖接入的市場還蘊藏這巨大的潛力。到2015年全國互聯網出口帶寬達到5T，城市用戶的帶寬基本保證達到20M，家庭光纖接入覆蓋超過500萬戶；屆時將實現全市公益性機構光纖到達率100%，實現全部工業園區、科技園區、賓館酒店商務樓宇、等需要與互聯網接入的場所達到的光纖入室。

這些數據都表明，中國的寬帶市場蘊藏著巨大的潛力，而光纖寬帶的普及也是大勢所趨。所以電信運營商在寬帶接入市場的爭奪很大程度上是光纖寬帶的爭奪。

3 光纖光纜的種類

光纖的分類主要是從工作波長、折射率分布、傳輸模式、原材料和制造方法上作一歸納的，茲將各種分類舉例如下。

（1）工作波長：紅外光纖、近紅外光纖、可觀光纖、紫外光纖（1.55μm、1.3μm 、0.85μm）。

（2）折射率分布：階躍（SI）型光纖、近階躍型光纖、漸變（GI）型光纖、其它（如三角型、W型、凹陷型等）。

（3）傳輸模式：單模光纖、多模光纖。

（4）原材料：石英光纖、多成分玻璃光纖、塑料光纖、復合材料光纖（如塑料包層、液體纖芯等）、紅外材料等。按被覆材料還可分為無機材料（碳等）、金屬材料（銅、鎳等）和塑料等。

（5）制造方法：預塑有汽相軸向沉積、化學汽相沉積等，拉絲法有管律法和雙坩鍋法等[1]。

4 新型光纖在不斷出現

科技的發展、用戶需求的提高、市場的需要促使光纖技術飛速向帶寬更大、傳輸距離更長、耐用時間更長等特點發展，光纖的技術指標在不斷改進，各種新型光纖在不斷涌現：

（1）用于長途通信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，可以使光纖傳輸帶寬輕而易舉的提升至10～40Gbit/s，并便于在光纖上采用分布式拉曼效應放大，使光信號的傳輸距離大大延長。在長距離無再生的傳輸中表現出很好的性能，在海底光纜的長距離通信中效果也很好。

（2）用于城域網通信的新型低水峰光纖

城域網設計中需要考慮簡化設備和降低成本，還需要考慮非波分復用技術（CWDM）應用的可能性。低水峰光纖在1360～1460nm的延伸波段使帶寬被大大擴展，使CWDM系統被極大地優化，增大了傳輸信道、增長了傳輸距離。

（3）用于局域網的新型多模光纖

多模光纖的配套光器件可以使用發光二極管，這種光器件比單模光纖的光器件激光管的價格要便宜很多，而且多模光纖有較大的芯徑和數值孔徑，容易耦合、容易連接，相應的連接器、耦合器等元器件價格也低得多，所以雖然多模光纖比單模光纖的價格貴50%～100%，但是局域網多采用多模光纖。

5 網絡的發展對光纖提出新的要求與光纖技術未來發展的展望

下一代網絡（NGN）引發了許多的觀點和爭論。有的專家預言，不管下一代網絡如何發展，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，但高速骨干傳輸的發展也對光纖提出了新的要求。

（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40Gbit/s，并已開始進行160Gbit/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，并建議對其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光纖類型。

（2）實現超長距離傳輸

無中繼傳輸是骨干傳輸網的理想，目前有的公司已能夠采用色散齊理技術，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，采用拉曼光放大技術，可以更大地延長光傳輸的距離。

（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系統已在開發并取得很好的進展。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后，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。

總之，隨著材料學、計算機科學、光學等科學技術的發展，通訊電纜將被光纖光纜漸漸取代，逐步淡出歷史舞臺。光纖光纜的種種相比通信電纜的優勢，必將使其成為未來網絡世界的傳輸介質和信息傳播的新通道。

【參考文獻】

[1]光纖.百度百http：//baike.baidu.com/link？url=LDKMK9tJZ4-BxU0cZSSPgtXujMpi Opp4n3YkPxG2p5GmZUkksP27dy-2XvOg_NDo#3_1[OL].

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