?。?)前途未卜的空芯光纖
據(jù)報道,美國一些公司及大學研究所正在開發(fā)一種新的空芯光纖,即光是在光纖的空氣夠傳輸。從理論上講,這種光纖沒有纖芯,減小了衰耗,增長了通信距離,防止了色散導(dǎo)致的干擾現(xiàn)象,可以支持更多的波段,并且它允許較強的光功率注入,預(yù)計其通信能力可達到目前光纖的100倍。歐洲和日本的一些業(yè)界人士也十分關(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展,越來越多的研究證明空芯光纖似有可能。如果真能實用,就能解決現(xiàn)有光纖系統(tǒng)長距離傳輸?shù)膯栴},并大大降低光通信的成本。但是,這種光纖使用起來還會遇到許多棘手的問題,比如光纖的穩(wěn)定性、側(cè)壓性能及彎曲損耗的增大等。因此,對于這種光纖的現(xiàn)場使用還需做進一步的探討。
2光纜技術(shù)的發(fā)展特點
2.1光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使得光纜的新結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。光纜的結(jié)構(gòu)總是隨著光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、使用環(huán)境的要求而發(fā)展的。新一代的全光網(wǎng)絡(luò)要求光纜提供更寬的帶寬、容納更多的波長、傳送更高的速率、便于安裝維護、使用壽命更長等。近年來,光纜結(jié)構(gòu)的發(fā)展可歸納為以下一些特點。
1)光纜結(jié)構(gòu)根據(jù)使用的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境有了明確的光纖類型的選擇,如干線網(wǎng)光纖、城域網(wǎng)光纖、接入網(wǎng)光纖、局域網(wǎng)光纖等,這決定了大范圍內(nèi)光纜光纖傳輸特性的要求,具體運用的條件還有可依據(jù)的細分的標準及指標;
2)光纜結(jié)構(gòu)除考慮光纜使用環(huán)境條件以外,越來越多的與其施工方法、維護方法有關(guān),必須統(tǒng)一考慮,配套設(shè)計;
3)光纜新材料的出現(xiàn),促進了光纜結(jié)構(gòu)的改進,如干式阻水料、納米材料、阻燃材料等的采用,使光纜性能有明顯改進。
不同的場合和不同的要求造成了光纜的多結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢,新的光纜結(jié)構(gòu)以及在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)上不斷改進的各種結(jié)構(gòu)也在不斷涌現(xiàn),出現(xiàn)了如下一些類型。
“干纜芯”式光纜:所謂“干纜芯”即區(qū)別于常用的填充管型的光纜纜芯。這種纜的阻水功能主要靠阻水帶、阻水紗和涂層組合來完成,其防水性能、滲水性能都與傳統(tǒng)的光纜相同,但它具有生產(chǎn)、運輸、施工和維護上的一些優(yōu)點。首先是方便,因為阻水材料不含粘性脂類,操作使用比較方便安全;其次,干式光纜重量輕、易接續(xù)、易搬運,設(shè)備投資小、成本低,生產(chǎn)使用中也顯得干凈衛(wèi)生,在長期使用中還可減少纜芯中各種元件之間的相對移動。特別是在接入網(wǎng)室內(nèi)纜和用戶纜中,好處更加明顯。
生態(tài)光纜:一些公司從環(huán)境保護及阻燃性能的要求出發(fā),開發(fā)了生態(tài)光纜,應(yīng)用于室內(nèi)、樓房及家庭。現(xiàn)有光纜中使用的一些材料已不符合環(huán)保的要求,如PVC燃燒時會放出有毒性氣體,光纜穩(wěn)定劑中有時含鉛,都是對人體及環(huán)境有害的。2001年ITU-T已通過了一項L45建議——“使電信網(wǎng)外部設(shè)備對環(huán)境的影響最小化”建議,通過對光纜、電纜光器件及電桿等基于壽命周期怦估(LifeCycleAnalysis,LCA)的方法來確定產(chǎn)品對環(huán)境的影響。由于環(huán)境因素正日益受到重視,對通信外部設(shè)備,特別是光纜產(chǎn)品規(guī)定這樣的指標已提到日程上來,如果不在材料和工藝上下功夫就難以達到環(huán)保的要求。因此已有不少公司針對此類問題開發(fā)了一些新材料,如對室內(nèi)用纜,開發(fā)了含有阻燃添加劑的聚酞胺化合物,以及無鹵性阻燃塑料等。
海底光纜:海底光纜近年來有根快的發(fā)展,它要求長距離、低衰減的傳輸,而且要適應(yīng)海底的環(huán)境,對抗水壓、抗氣損、抗拉伸、抗沖擊的要求都特別嚴格。
淺水光纜(MarinizedTerrestrailCable,MTC):淺水光纜是區(qū)別于海底光纜而提出來的另一類結(jié)構(gòu)的水下光纜,適合于在海岸邊上、淺水中安裝,無需中繼、通信距離比較短的水下(如島嶼間、沿海岸邊上的城市)敷設(shè)使用。這種光纜區(qū)別于海底光纜的環(huán)境,需要的光纖數(shù)不多(中等),但要求結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,易于安裝和運輸,便于修復(fù)和維護。ITU-T在2001年提出了ITU-TG.972定義下的淺水光纜建議,為建設(shè)類似的水下光纜提供了一組規(guī)范,隨后也有可能形成相應(yīng)的國際標準。微型光纜:為了配合氣壓安裝(或水壓安裝)施工系統(tǒng)的運用,各種微型的光纜結(jié)構(gòu)已在設(shè)計和使用中。對于氣壓安裝的微型光纜,要求光纜與管道之間有一定的系數(shù),光纜重量要準確,具有一定的硬度等。這種微型光纜和自動安裝的方式是未來接入網(wǎng),特別是用戶駐地網(wǎng)絡(luò)中綜合布線系統(tǒng)很有潛力的一種方式,如在智能建筑中運用的智能管道中就非常適合這種安裝。
采用了納米材料的光纜:近來,一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯(PE)及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜,利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能,對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善,并可延長光纜的使用壽命。目前此類材料尚處于試用階段。
全介質(zhì)自承式光纜(ADSS):全介質(zhì)光纜對防止電磁影響及防雷電都有優(yōu)良的特性,而且重量輕、外徑小,架空使用非常方便,在電力通信網(wǎng)中已得到大量的應(yīng)用。預(yù)計2000~2005年,每年電力部門對ADSS光纜需求約15000km。ADSS同時也是電信部門在對抗電磁干擾及雷暴日高的敷設(shè)環(huán)境中一種很好的光纜類型的選擇。在今后一段時間內(nèi),如何在滿足要求的前提下,盡量減小ADSS光纜的外徑,減輕光纜的重量,提高其耐電壓性能是ADSS光纜研究改進的課題。
架空地線光纜(OPGW):OPGW已出現(xiàn)了很長一段時間,近年來一直在改進和提高之中。OPGW的光纖單元中采用PBT,于套管外面再加上一層不銹鋼管,有的還在塑料套管與不銹鋼管之間加上一層熱塑膠,不銹鋼管用激光焊接長度可達數(shù)十公里,光纖在這樣的多層保護管中得到了充分的機械保護。預(yù)計從現(xiàn)在到2005年,OPGW光纜的需求將會逐年上升,每年增加約2500km,到2005年預(yù)計可達到20000km。當然對OPGW光纖的防雷問題一直是業(yè)界十分關(guān)注的問題,也應(yīng)配合具體環(huán)境和使用條件加以考慮,使之得到充分保護。
2.2光纜的自動維護、適時監(jiān)測系統(tǒng)已逐漸完善,可保證大容量高速率的光纜不中斷傳輸
光纜的維護對于保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性是十分重要。在已開通的光網(wǎng)絡(luò)中,光纜的維護和監(jiān)測應(yīng)該是在不中斷通信的前提下進行的,一般通過監(jiān)測空閑光纖(暗光纖)的方式來檢測在用光纖的狀態(tài),更有效的方式是直接監(jiān)測正在通信的光纖。雖然ITU-T長時間收集和討論了國際上的最新資料,于1996年發(fā)布了L.25光纜網(wǎng)絡(luò)維護的建議書,對光纜的預(yù)防性維護和故障后維護規(guī)定了詳細的維護范圍和功能,但已經(jīng)不能滿足當前的需要,目前最新的建議是2001年12月IUT-TSG16會議通過的“光纜網(wǎng)絡(luò)的維護監(jiān)測系統(tǒng)”(L.40建議)。為了進一步縮短檢測及修復(fù)時間,美國朗訊公司曾提出了新一代光纖測試及監(jiān)控系統(tǒng),能在1s內(nèi)發(fā)出故障告警,3min內(nèi)找到故障點,且工作人員可以遙控操作,據(jù)稱該系統(tǒng)還將開發(fā)有故障預(yù)測及對斷纖(纜)的快速反應(yīng)能力。日本、意大利等國電信企業(yè)也提出了一些系統(tǒng)方案。
日本NTT方案:在局內(nèi)運用光纖選擇器與系統(tǒng)的測試設(shè)備和傳輸設(shè)備相連形成了一種可對光纖狀況進行實時監(jiān)測的系統(tǒng),保證有用信號在通過光纖選擇器測試證明良好的光纖上傳輸,對有故障的光纖可以預(yù)選監(jiān)測出來及時傳送到維護中心進行適當處理,避免不良狀況進入有用的光傳輸信道,從而起到在運行中對整個光通信系統(tǒng)的支撐作用;在局外通過水敏傳感器裝置可監(jiān)測外部設(shè)備光纜線路接頭盒浸水的位置,水敏傳感器安裝在空閑的光纖上,水敏傳感器中裝有吸水性膨脹物,當水滲人接頭盒時,吸水性物質(zhì)會膨脹使得接頭盒中的光纖受力,也就是使得這一空閑光纖彎曲,從而使光纖的損耗增加,在監(jiān)測中心的OTDR上就會反映出來。
意大利的方案:此方案是一種綜合處理的新型連續(xù)光纜監(jiān)測系統(tǒng)。主要特點是將光纜網(wǎng)絡(luò)、光纖及光纜護套的監(jiān)測綜合在一起,既利用了OTDR系統(tǒng)周期性地對光纖的衰減進行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)有衰減變化即發(fā)出警報,并進行故障定位,同時也能連續(xù)監(jiān)測光纜護套的完整性,包括護套對地絕緣電阻的監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題(如護套進水等)即馬上告警,達到更全面地預(yù)告故障發(fā)生的目的。 比較日本和意大利電信部門提出的光纜維護支撐系統(tǒng)的方案可見:日本方案在OTDR自動適時測試光纖的基礎(chǔ)上,加入了光纖選擇器,在外線上裝設(shè)水敏傳感器并進行護套監(jiān)測,形成了一套較完整的自動維護、支撐系統(tǒng),真正做到不中斷光通信的維護。意大利的方案中除監(jiān)測光纖性能以外,還考慮了護套絕緣電阻的自動監(jiān)測。由此兩例可以看出全自動的光纜維護應(yīng)是一種發(fā)展方向。
3通信電纜的發(fā)展特點
3.1寬帶的HYA通信電纜需要更好地為數(shù)字通信新業(yè)務(wù)服務(wù)
原有的電纜網(wǎng)絡(luò)雖然可以支持一些數(shù)字新業(yè)務(wù),但是在實際使用中并不是特別理想,在通信距離、速率及質(zhì)量上仍有一定的限制。對于新的網(wǎng)絡(luò)當然是以光纖為主,對于光纖所不能達到的地方或因各種原因仍然要新建電纜網(wǎng)絡(luò)的地區(qū),應(yīng)該考慮新型寬帶結(jié)構(gòu)的HYA電纜(銅芯聚乙烯絕緣綜合護套市內(nèi)通信電纜),以便更能符合新業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。一些公司對現(xiàn)有的電纜高頻特性作了測試,他們得到的結(jié)論是所研究的電纜(即現(xiàn)有的HYA市話電纜)不能達到5類電纜的技術(shù)要求,戶外電纜要實現(xiàn)j類電纜的特性,必須通過特殊的設(shè)計和制造來達到。但在20MHz以下,所有電纜都顯示出充分適宜的傳輸性能。
美國已在1997年制定了用于寬帶的對絞通信電纜標準(ANSI/ICEAS-98-688-1997及S-99-689-1997),包括非填充和填充兩種型式。傳輸頻寬已擴展到100MHz,可供數(shù)字網(wǎng)絡(luò)使用。IEC對此問題也進行過較長時間的討論,2001年,IEC62255-1文件“用于高比特頻率數(shù)字接入電信網(wǎng)絡(luò)的多對數(shù)電纜”提出了0.4~個0.8mm線徑、1~150對、最高頻率30MHz等指標的建議,此建議的提出也許會為這種電纜開辟一個新的空間,我國也開始了這方面的探討和研制,并正在建立相應(yīng)的標準。
3.2超5類及6類電纜將替代5類電纜成為布線系統(tǒng)發(fā)展的超蟄
隨著智能化大樓、智能化建筑小區(qū)對寬帶布線的要求愈來愈高,超5類和6類電纜己逐漸成為布線系統(tǒng)中的主流。超5類電纜與5類電纜的頻帶都是100MHz,但其具有雙向通信的能力,用戶可以同時收發(fā)寬帶信息。因此超5類電纜比5類電纜在電阻不平衡性、絕緣電阻、對地電容不平衡性、傳輸速度等指標上都有提高,并且增加了近端串音衰減功率和等電平遠端串音功率等一些指標,因此在工藝和結(jié)構(gòu)上要做一定的改進才能達到。6類電纜在超5類的基礎(chǔ)上,又提高了傳輸頻帶,達到250MHz,其相應(yīng)的指標也有較大的提高。同時,6類電纜要求不但有嚴格的工藝,而且不少廠商在結(jié)構(gòu)上也有一定的改進和創(chuàng)新,如采用泡沫皮絕緣芯線或皮泡皮絕緣芯線、骨架式結(jié)構(gòu)隔離線對等都改善了電纜的高頻特性。
3.3物理發(fā)泡射頻同軸電纜及漏泄同軸電纜將具有較好的發(fā)展前景
由于移動通信的高速發(fā)展,無線電基路用物理發(fā)泡射頻同軸電纜,特別是超柔形結(jié)構(gòu)的室內(nèi)電纜、路由連結(jié)電纜都有了較大的市場需求。同時,隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大,基站站數(shù)的增多,以及邊緣地區(qū)(電梯、地鐵、地下建筑、高層建筑室內(nèi)等用戶)對移動信號的要求不斷提高,預(yù)計這類電纜將會有較好的發(fā)展前景。但對電纜指標的要求(如駐波比、屏蔽衰耗等要求)已明顯提高,要求電纜的工藝及結(jié)構(gòu)應(yīng)不斷改進,以與之適應(yīng)。
4光纖光纜及通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中幾個值得思考的問題
4.1積極創(chuàng)新開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)
雖然這幾年來,我國光纜電纜技術(shù)有很大發(fā)展,有一些具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)已在發(fā)揮作用,但是應(yīng)該看到這種比例仍是很小的,國內(nèi)有近200家光纖光纜廠,但大多產(chǎn)品單一,沒有自主的知識產(chǎn)權(quán),技術(shù)含量較低,競爭力不強。有資料統(tǒng)計,1997~1999年國內(nèi)企業(yè)申請光通信專利的有132件,其中光纖38件,光纜只有19件,而同期外國公司在中國申請光通信專利達550件,其中光纖光纜37件。還有資料報道:從1997年以來,國內(nèi)光通信核心技術(shù)專利是90件,我國自主申請的只有9件,僅占10%。實際上我國的光纖光纜技術(shù)應(yīng)該說與國際水平己差距下大,因此我們作為世界第二的光纜大國,應(yīng)該把開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)作為我們工作的重中之重,爭取創(chuàng)造更多的光纖光纜專利。4.2開發(fā)具有先進技術(shù)水平、與使用環(huán)境、施工技術(shù)相配套的新產(chǎn)品
電信網(wǎng)絡(luò)在不斷發(fā)展的同時也對光纜電纜產(chǎn)品不斷提出新的要求。不難發(fā)現(xiàn),光纜的結(jié)構(gòu)越來越依賴于使用的環(huán)境條件及施工的具體要求,在海底光纜、淺水光纜、ADSS及OPGW光纜的開發(fā)中,會對這一點有深刻的體會。而今后光纜建設(shè)的重點將會隨著接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)的建設(shè)不斷展開,新一代的光纜結(jié)構(gòu)和施工技術(shù)也會基于如微型光纜、吹入或漂浮安裝及迷你型微管或小管系統(tǒng)的全套技術(shù)而有一系列新的變化,以便有限的敷設(shè)空間得到充分、靈活的利用。這當中也包含了若干光纜設(shè)計、制造工藝、光纖光纜材料、施工安裝方面的新的技術(shù)課題。一些國家或公司已取得了一些經(jīng)驗,正逐漸形成新的系統(tǒng)技術(shù)專利。我國的用戶眾多,接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)具有很多的特色,對接入光纜也會有更多的要求,為我們研究和創(chuàng)新接入網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)光纜結(jié)構(gòu)提供了很好的機會。應(yīng)該說,
多數(shù)光纜技術(shù)我們是跟在國外最新技術(shù)的后面,雖然緊跟了先進技術(shù),但自我創(chuàng)新的成份太少。今后應(yīng)當在這方面下些功夫,走自己的創(chuàng)新之路。在有中國特色的接入網(wǎng)及用戶駐地網(wǎng)中多采用一些有中國特色的光電纜產(chǎn)品。
4.3利用已有設(shè)備與技術(shù),改善HYA市話電纜的相應(yīng)特性,為數(shù)字業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)
對于已經(jīng)敷設(shè)的銅電纜,我們只能在現(xiàn)有條件下盡量利用其特性開通數(shù)字新業(yè)務(wù)。而現(xiàn)有的HYA電纜,雖然亦可開通ADSL等一些新業(yè)務(wù),但是容量有限,當ADSL數(shù)量增大到一定限度后還是會出現(xiàn)干擾問題,而且還會影響以前開通的業(yè)務(wù)。因此,對新敷設(shè)的銅電纜,希望能提出一些新的寬帶指標要求,為將來開通更多更好的新業(yè)務(wù)作好準備?,F(xiàn)有的市話電纜生產(chǎn)廠商應(yīng)深入研究自身的生產(chǎn)工藝,在不改變(或不大改變)生產(chǎn)設(shè)備的情況下,認真設(shè)計和精心制造,把現(xiàn)有電纜的技術(shù)水平提高一個檔次,以提供更寬頻帶的電纜,為更多更好地開拓數(shù)字新業(yè)務(wù)提供高質(zhì)量的通道。
4.4改進光纜電纜的施工和維護方法
目前,為了適應(yīng)城市施工的特點,國際上較重視不挖溝的方式施工光、電纜,采用小地溝或微地溝技術(shù)安裝光纜,同時對光纜網(wǎng)進行自動監(jiān)測,保證光纜網(wǎng)絡(luò)不中斷通信維護。與此相適應(yīng)的是需要開發(fā)相應(yīng)的元器件、工具和設(shè)備,并且要在體制上作一些改進與之相適應(yīng)。ITU對NH開發(fā)光纜用浸水傳感器、光纖自動測試時的光纖選擇器以及美國提出的1s告警、3min內(nèi)定位的指標及意大利提出的光纖纖芯與光纜護套指標綜合監(jiān)測等方案都十分重視。在現(xiàn)代化的光網(wǎng)絡(luò)中,這些方式已經(jīng)起到明顯的作用。由此可見,為了保證光纜網(wǎng)絡(luò)工作的可靠性,在施工和維護中降低成本、節(jié)省勞力、節(jié)省時間,逐步推廣新的施工方法,逐步完善光纜網(wǎng)絡(luò)的自動監(jiān)測維護系統(tǒng)和提高光纜網(wǎng)絡(luò)的不中斷維護水平已勢在必行。
4.5冷靜地審視當前電信市場的發(fā)展,促進光纖光纜和通信電纜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展
2001年下半年以來,光纖光纜需求下降,這當然與世界電信行業(yè)的整體下滑以及寬帶網(wǎng)絡(luò)泡沫的破滅有很大關(guān)系,但更多的則是受到從1999年下半年起由于光纖緊缺而各大公司擴產(chǎn)過多的影響。據(jù)資料介紹,在2000年,全球光纖廠商的投資額達到26億美元,為1999年的6倍,按推算到2002年全球光纖的產(chǎn)能將達到1.65~1.75億光纖公里,遠遠超過了實際需求。加上當前電信基礎(chǔ)建設(shè)的不景氣,光纖過剩的現(xiàn)象不可避免。
光纖光纜及通信電纜的市場走勢雖然受到國際經(jīng)濟大形勢發(fā)展的影響,特別是與整個電信行業(yè)的發(fā)展有密切的關(guān)系,但應(yīng)看到,在擠出了網(wǎng)絡(luò)泡沫的水份之后,隨著光纖網(wǎng)絡(luò)從骨干網(wǎng)的擴建到接入網(wǎng)、城域網(wǎng)的擴散以及向用戶駐地網(wǎng)的不斷延伸,光纖光纜及寬帶數(shù)字電纜的市場必將增長。據(jù)KMI預(yù)計,2003年世界光纖市場將開始有較大的增長,而到2004年的市場規(guī)模將超過敷設(shè)量最高的2000年。
應(yīng)該看到,信息通信業(yè)是一個充滿生機與活力的朝陽產(chǎn)業(yè),網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟有著強大的生命力,信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,仍然是推動社會進步的重要動力,信息網(wǎng)絡(luò)化仍然是當今世界經(jīng)濟、社會發(fā)展的強大趨勢。因此我們應(yīng)樹立信心,在全球經(jīng)濟好轉(zhuǎn)、通信市場復(fù)蘇及我國西部開發(fā)等有利條件下抓住機遇,促進光纖光纜和通信電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)取得更大的進展。
4.6抓住西部大開發(fā)的大好機遇,發(fā)展光纜電纜技術(shù)與產(chǎn)業(yè)
西部大開發(fā)是國家的重大策略,國家制定了有利的政策,政府對發(fā)展通信等行業(yè)也給予了大力的支持。西部是一個地域復(fù)雜、分布較寬、通信相對落后的地區(qū)。經(jīng)濟大發(fā)展中,通信要先行,需要一些與之相適應(yīng)的光纖光纜及通信電纜的先進產(chǎn)品來配合發(fā)展的需求。因此,符合條件的產(chǎn)品將會在這里找到很好的市場。西電東送、西氣東輸?shù)染薮蠊こ桃残枰罅康母哔|(zhì)量的ADSS、OPGW等型式的光纜及各種電纜相配套。因此光纖光纜和通信電纜的各種技術(shù)、產(chǎn)品及成果都會在西部開發(fā)中得到發(fā)揮。同時西部現(xiàn)代化的建設(shè)對我們的產(chǎn)品提出了許多新的難題,光纖光纜和電纜行業(yè)在開發(fā)大西部的同時也會得到更好的改造和創(chuàng)新的機會,促進自身技術(shù)水平的提升和發(fā)展。
新聞來源:北極星技術(shù)網(wǎng)
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