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前言:
1966年光纤之父高锟提出光纤通信的概念,1977年世界第一条光纤通信系统在美国投入商用,1982年我国首个光纤通信实用工程—武汉“八二”工程顺利实施,直到如今,“光纤到户”让光通信走入平常百姓家。短短三十四年,光通信让世界发生了天翻地覆的变化。在这个过程中,光纤光缆是不折不扣的主角。从实验室到工业化生产,各种理论概念,实验数据逐渐转化为各种标准,为光纤光缆的规模化应用提供了依据,也为光纤光缆的高质量高水平的生产提供了保障。但是,在光纤光缆在发展过程中,由于研究机构不同,使用区域不同,应用类别不同等等因素,导致了各种标准共存。这些标准各有特点,且相互联系。本文就目前中国光通信行业内现行的光纤光缆的主流标准进行一个简单的归类和解析。在提高自己对标准理解的同时,希望也能对关注这方面信息的同行们有所帮助。
按照个人的理解,目前中国光通信行业对于光纤光缆的标准主要分为国际标准和国内标准两大部分。其中国际标准主要是国际电工委员会颁布的IEC系列标准和国际电信联盟颁布的ITU系列标准;国内标准主要是中国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会共同颁布的GB系列标准和中国信息产业部颁布的YD/T系列标准。
一根光纤本身就具有独立的光信号传输的功能,也是就是说,在理想环境下,只需要一根光纤,加上两端的终端设备,就能构成一个光通信系统。所以,光纤的材料和结构决定了它的光学传输性能。但是,由于光纤的机械物理性能以及环境性能相对较差,就需要将光纤通过多道工序制作成光缆以增强在实际使用过程中机械物理性能及环境性能,而且在这个过程中,要把对光纤光学传输性能的影响降到最低。
首先来看光纤部分:
如下表所示,常见的光纤国际标准有IEC 60793系列和ITU G65x系列,国内标准为GB系列。其中ITU系列标准是同时包含光纤和光缆标准。
标准分类 |
标准编号 |
标准名称 |
国际标准 |
IEC 60793 |
Optical fibres |
ITU G651.1 |
Characteristics of a 50/125 um multimode graded index optical fibre cable for the optical access network. |
|
ITU G652 |
Characteristics of a single-mode optical fibre and cable |
|
ITU G653 |
Characteristics of a dispersion-shifted, single-mode optical fibre and cable |
|
ITU G654 |
Characteristics of a cut-off shifted, single-mode optical fibre and cable |
|
ITU G655 |
Characteristics of a non-zero dispersion-shifted single-mode optical fibre cable |
|
ITU G656 |
Characteristics of a fibre and cable with non-zero dispersion for wideband optical transport |
|
ITU G657 |
Characteristics of a bending-loss insensitive single-mode optical fibre and cable |
|
国内标准 |
GB/T 15972 |
光纤总规范 |
GB/T 9771 |
通信用单模光纤系列 |
|
GB/T 12357 |
通信用多模光纤 |
另外,在某些特定的应用领域中,也会有相应的标准规定其涉及到的光纤光缆的要求。
比较有代表性的比如:ISO 11801 Information technology --- Generic cabling for customer premises,这是一个由国际标准化委员会发布的综合布线标准。
由于各种标准的形成体系不一样,着重点也不一样。对于同一类光纤产品,不同的标准有着不一样的代号。就如同我们在各种行业资讯中,厂家的产品资料里,以及各种招标件里,常常会见到如G652D,OS2,B1.3等不同的光纤代号,而实际上这几种代号指的是同一类光纤产品。我们可以通过下表来对比一下各个标准对于目前常见光纤的定义:
光纤描述 |
IEC 60793 GB/T 9771 GB/T 12357 |
ISO 11801 |
ITU/T G65x 系列 |
多模 62.5/125 |
A1b |
OM1 |
N/A |
多模 50/125 |
A1a |
OM2 |
G651.1 |
OM3 |
|||
OM4 |
|||
单模 9/125 |
B1.1 |
OS1 |
G652A/G652B |
B1.2 |
N/A |
G654 |
|
B1.3 |
OS2 |
G652C/G652D |
|
B2 |
N/A |
G653 |
|
B4 |
N/A |
G655 |
|
B5 |
N/A |
G656 |
|
B6 |
N/A |
G657 |
表1:常见光纤标准对比
大家都知道,从传输性能方面来讲,单模传输系统要比多模传输系统好。但在目前的光通信系统中,不仅仅考虑的是性能,系统的成本也要考虑在内。从成本方面来看,单模光缆相对于多模光缆价格较低,而对于光器件:如光源,光接收机,光连接器等,多模类则要比单模类便宜许多。因此,在不同的应用领域有不同的侧重点。如在长途干线系统中,光纤光缆的用量较大,且对传输性能的要求较高,所以多采用单模传输系统。而在靠近用户终端部分,如大楼的综合布线系统中,往往光器件类的用量较大,且多模传输系统的传输性能也能满足用户需求,所以多采用单模传输系统。
从标准使用上来看,长途干线系统多采用ITU/T G65x 系列标准。综合布线系统多采用ISO 11801标准。因此我们分别通过这两类标准来了解一下表1中各类单模及多模光纤的特点。
首先通过ITU/T G65x系列标准来看一下单模光纤:
一、G652标准单模光纤
标准单模光纤是指零色散波长在1.3um(1310nm)窗口的单模光纤,国际电信联盟(ITU-T)把这种光纤定义为G652光纤。其特点是当工作波长在1.3um(1310nm)时,光纤的色散很小,系统的传输距离只受光纤衰减所限制。但这种光纤在1.3um(1310nm)波段的损耗较大,约为0.3dB/km~0.4dB/km;在1.55um波段的损耗较小,约为0.2dB/km~0.25dB/km。色散在1.3um(1310nm)波段为3.5ps/nm·km,在1.5um波段较大,约为20ps/nm·km。这种光纤光纤可支持用于在1.55um波段的2.5Gb/s的干线系统,但由于在该波段的色散较大,若传输10Gb/s的信号,传输距离超过50公里时,就要求使用价格较贵的色散补偿模块了。
(1)G.652光纤
单模光纤,芯径一般为9或10μm,在1310nm波长处,其的总色散为零。从光纤的损耗特性来看,1310nm正好是光纤的一个低损耗窗口,因此1310nm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口,另一个窗口为1550nm。1310nm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU-T在G652建议中确定的,因此常规单模光纤又称G652光纤。
ITU-T对于G.652分为四类光纤,分别是G.652.A、G.652.B、G.652.C和G.652.D,四种光纤的分类主要基于PMD(色散)的要求和在1383nm处的衰耗要求(2003年1月修改G.652光纤标准)。
* G.652.A光纤用于支持10Gbit/s系统传输距离可达400km;10Gbit/s以太网的传输达40km,支持40Gbit/s系统的距离为2km。
* G.652.B光纤用于必须支持10Gbit/s系统传输距离可达3000km以上,40Gbit/s系统的传输距离为80km。
* G.652.C基本属性与G.652A相同,但在1550nm的衰减系数更低,而且消除了1380nm附近的水吸收峰,即系统可以工作在1360~1530nm波段。与G.652.A类似,但是允许的波长范围扩展到从1360 nm到1530 nm。
* G.652.D属性与G.652B光纤基本相同,而衰减系数与G.652C光纤相同,即系统可以工作在1360~1530nm波段。无水吸收峰光纤G.652.D比G.652.C的PMDQ要求更严格。
(2)零水峰光缆,又称全波光缆
传统单模光纤的制造过程中,在1400nm波长区域会出现一个叫水峰的光吸收峰,此吸收峰源于氢氧根离子的吸收。水峰增加了在此特定区域的衰减损耗。随着像40Gb/s等更高传输率应用的研究和开发,多信道波分复用(WDM-波长划分多路复用)越多被采用。传统单模光纤在1400nm的水峰区使E-波段的4个信道无法使用,因此无法获得最理想的效果。
为了解决传统单模光纤在多信道波分复用中的缺陷,采用一种新的单模光纤--"零水峰"单模光纤。要想使用全部光谱范围,在水峰区域的高衰减就必须消除。零水峰光纤在制造时无氢氧根离子,因而在1400nm区域获得更好的衰减控制。通过消除水峰,不仅CWDM技术可以使用E-波段,它也成为高速通讯的一种理想单模光纤。
目前零水峰单模光缆超越G.652.D最新指标,消除了1400nm 水峰的影响因素,从而为用户提供了更广泛的传输带宽,用户可以自由使用从1260nm 到1620nm 的所有波段, 因此传输通道从以前的240增加到400,性能比传统单模光纤多50%的可用带宽,为将来升级为100G带宽的CWDM 粗波分复用技术打下了坚实的基础,TeraSPEED 解决方案为园区/城市级理想的主干光纤系统。
同时,由于G.652.D 是单模光纤的最新的指标,是所有G.652级别中指标最严格的并且完全向下兼容的。如果,仅指明G.652意味着 G.652.A 的性能规范,这一点应特别注意。
二、G653色散位移光纤
针对标准单模光纤衰减和零色散不在同一工作波长上的特点,人们开发出了一种把零色散波长从1.3um移到1.55um的色散位移光纤(DSF,Dispersion-shifted fiber)。ITU把这种光纤定义为G653。
三、G654衰减最小光纤
为了满足海底光缆长距离通信的需求,人们开发出了一种应用于1.55um波段的纯石英芯单模光纤,它在该波段的衰减最小,仅为0.185dB/km。ITU将这种光纤定义为G654光纤。G654光纤在1.3um波段的色散为零,但在1.55um波段色散较大,约为17~20ps/nm·km。
四、G655非零色散光纤
前面提到的色散位移光纤在1.55um波段的色散为零,不利于多信道的WDM传输,用的信道数较多时,信道间的间距较小,这时就会发生四波混频(FWM)导致信道间发生串扰。人们研究发现,如果光纤线路的色散为零,FWM的干扰就会十分严重;如果有微量色散,FWM干扰反而还会减小,于是诞生了一种新的光纤,即非零色散光纤。ITU将其定义为G655光纤。非零色散光纤实际是一种改进的色散位移光纤,其零色散波长不在1.55um处,而是在1.525um或1.585um处,因此非零色散光纤同时削减了色散效应和四波混频效应,而标准光纤和色散位移光纤都只能克服这两种缺陷中的一种,所以非零色散光纤棕合了标准光纤和色散位移光纤最好的传输特性,特别适合于高密度DWM系统的传输。
五、G656非零色散光纤
G656光纤又称为宽带光传输用非零色散光纤,相当于G655光纤的改进型。它将非零色散的波段范围由G655光纤的1.525um或1.585um扩展到1.460~1.625范围内,这将大大提高WDM系统的应用范围。G656 光纤既可以显著降低系统的色散补偿成本,又可以进一步发掘石英玻璃光纤潜在的巨大带宽。G656光纤可保证通道间隔100GHz、40Gbit/s 系统至少传400km。
六、G657弯曲不敏感光纤
由于光传输系统在接入网中大量使用,安装环境对光纤的弯曲性能提出了更高的要求,因此诞生了弯曲不敏感单模光纤。ITU将其定义为G657光纤。相对于普通单模光纤,它拥有更小的弯曲半径和宏弯损耗。
对于多模光纤,由于目前在接入网部分使用的较多,我们通过综合布线标准ISO11801来详细了解一下。
2002年9月,ISO/IEC 11801正式颁布了新的多模光纤标准等级,将多模光纤重新分为OM1、OM2和OM3三类,其中OM1、OM2指目前传统的50μm 及62.5μm多模光纤,OM3是指万兆多模光纤。2009年,又新增加了一种OM4万兆多模光纤。
这几种多模光纤的区别请见下表:
光纤型号 |
光纤 等级 |
全模式带宽Mhz*km |
有效模带宽Mhz*km |
1Gbps距离 |
10Gbps距离 |
|||
@850nm |
@1300 nm |
@850nm |
@850nm |
@1300 nm |
@850 nm |
@1300 nm |
||
标准62.5/125μm |
OM1 |
200 |
500 |
220 |
275 |
550m |
33m |
300m |
标准50/125 μm |
OM1 |
500 |
500 |
510 |
500 |
1000m |
66m |
450m |
50/125μm-150 |
OM2 |
700 |
500 |
850 |
750 |
550m |
150m |
300m |
50/125μm-300 |
OM3 |
1500 |
500 |
2000 |
1000 |
550m |
300m |
300m |
50/125μm-550 |
OM4 |
3500 |
500 |
4700 |
1000 |
550m |
550m |
550m |
表2:多模光纤带宽及传输距离对比
需要特别说明的是,在ISO/IEC11801中,对于OM1、OM2只有带宽的要求。但是在实际光纤选型及应用中,已经形成了一定的规律:即OM1代指传统的62.5/125光纤,OM2代指传统的50/125光纤,而万兆多模OM3、OM4均为新一代50/125光纤。
由于光缆的主要是用来增强光纤的物理机械性能,所以相对于光纤来说,光缆相关的标准要简单一些,下面来看看光缆相关的标准:
光缆类型 |
国际标准 |
国内标准 |
通信用光缆 |
IEC 60794、ITU/T G65x系列标准 |
GB/T 7424、GB/T 13993 |
室外光缆 |
IEC 60794-3 |
YD/T 901、YD/T 769 |
室内光缆 |
IEC 60794-2 |
YD/T 1258 |
室内外通用光缆 |
无 |
YD/T 1770 |
表3:光缆相关标准的归类
对于一份光缆标准,从内容上一般分为两个部分:一是针对本标准中所涉及的所有光缆的一些通用准则以及测试方法,如IEC 60794-1、GB/T 7424.1、GB/T 7424.2等。另一部分是针对不同的应用领域或使用环境而制定的单独规范,如IEC 60794-2、GB/T 13993.2、YD/T 1258.3等。
我们以光缆试验项目为切入点来了解一下各个光缆标准间的区别和联系。
试验项目 |
试验项目 |
||
光缆结构完整性及外观 |
光缆的机械性能 |
拉伸 |
|
识别色谱 |
光纤识别色谱 |
压扁 |
|
光纤束扎纱识别色谱 |
冲击 |
||
颜色不迁移和不褪色 |
反复弯曲 |
||
光缆结构尺寸 |
被覆层外径 |
扭转 |
|
松套管外径和壁厚 |
弯折 |
||
护套层的外径及壁厚 |
卷绕 |
||
其它结构尺寸 |
弯折 |
||
光缆长度 |
计米标志牢固性 |
光缆的环境性能 |
温度循环试验 |
计米标志误差 |
浸水试验 |
||
光缆长度检查 |
低温弯曲 |
||
光缆中的光纤特性 |
光纤尺寸参数 |
低温冲击 |
|
光学特性和传输特性 |
低温卷绕 |
||
护层(套)性能 |
热老化前后的拉伸强度和断裂伸长率 |
老化 |
|
热收缩率 |
燃烧性能 |
||
耐热冲击 |
光缆标志 |
标志的完整性和可识别性 |
|
高温压力下变形率 |
标志的牢固性 |
||
耐环境应力开裂 |
产品包装 |
表4:常见的光缆试验项目
上表中为常见的通信用光缆试验项目,不同类型的光缆在具体试验项目的选取上是不相同的。如室外光缆由于使用环境在室外,更注重光缆的抗拉,抗冲击,抗压扁、阻水等性能。而室内光缆多注重光缆的卷绕、弯曲、阻燃等性能。所以,室外光缆往往没有老化、燃烧等试验项目,室内光缆一般也没有阻水、低温冲击、低温弯曲等试验项目。而且在拉伸、压扁、冲击等试验项目中,室内光缆在具体参数的要求也远远低于室外光缆。室内外通用光缆则是集中了室内光缆和室外光缆各自的特点,既阻燃,也阻水,在抗拉,抗冲击,抗压扁也是综合了室内外不同应用环境的需要,采用比较均衡的参数值。
既然光缆有着不同的分类,那么我们怎样来快速辨别一款光缆呢?这就涉及到了光缆的命名。对于光缆的命名,在国际标准中并没有相关的标准来定义。而在国内,通常依照<YD/T 908光缆型号命名方法>标准来定义。
YD/T 908光缆型号命名方法 |
|||||
分类 |
加强构件 |
结构特征 |
护套 |
铠装层 |
外被层或外套 |
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 |
(无符号)—金属加强构件 F—非金属加强构件 |
D—光纤带结构 (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 G—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—扁平形状 E—椭圆形状 Z—阻燃 |
Y—聚乙烯护套 V—聚氯乙烯护套 U—聚氨酯护套 A—铝-聚乙烯粘结护套 S—钢-聚乙烯粘结护套 W—夹带钢丝的钢-聚乙烯粘结护套 L—铝护套 G—钢护套 Q—铅护套 |
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 |
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—聚乙烯保护管 |
表5:光缆型号命名方法
以上文章引自http://www.nvisual.com,希望能帮助大家对光纤有个大致的了解。
发布日期:2020/01/15
发布日期:2019/07/22
发布日期:2019/03/17
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