光纜

光纜歷史

　　光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線(xiàn)路。 1976年，美國(guó)貝爾研究所在亞特蘭大建成第一條光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用了西方電氣公司制造的含有144根光纖的光纜。1980年，由多模光纖制成的商用光纜開(kāi)始在市內(nèi)局間中繼線(xiàn)和少數(shù)長(zhǎng)途線(xiàn)路上采用。單模光纖制成的商用光纜于1983年開(kāi)始在長(zhǎng)途線(xiàn)路上采用。1988年，連接美國(guó)與英法之間的第一條橫跨大西洋海底光纜敷設(shè)成功，不久又建成了第一條橫跨太平洋的海底光纜。中國(guó)于1978年自行研制出通信光纜，采用的是多模光纖，纜心結(jié)構(gòu)為層絞式。曾先后在上海、北京、武漢等地開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。后不久便在市內(nèi)電話(huà)網(wǎng)內(nèi)作為局間中繼線(xiàn)試用，1984年以后，逐漸用于長(zhǎng)途線(xiàn)路，并開(kāi)始采用單模光纖。 通信光纜比銅線(xiàn)電纜具有更大的傳輸容量，中繼段距離長(zhǎng)、體積小，重量輕，無(wú)電磁干擾，自1976年以后已發(fā)展成長(zhǎng)途干線(xiàn)、市內(nèi)中繼、近海及跨洋海底通信、以及局域網(wǎng)、專(zhuān)用網(wǎng)等的有線(xiàn)傳輸線(xiàn)路骨干，并開(kāi)始向市內(nèi)用戶(hù)環(huán)路配線(xiàn)網(wǎng)的領(lǐng)域發(fā)展，為光纖到戶(hù)、寬代綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)提供傳輸線(xiàn)路。

光纜網(wǎng)是信息高速路的基石

　　光纜是當(dāng)今信息社會(huì)各種信息網(wǎng)的主要傳輸工具。如果把“互聯(lián)網(wǎng)”稱(chēng)作“信息高速公路”的話(huà)，那么，光纜網(wǎng)就是信息高速路的基石---光纜網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的物理路由。一旦某條光纜遭受破壞而阻斷，該方向的“信息高速公路”即告破壞。通過(guò)光纜傳輸?shù)男畔ⅲ送ǔ５碾娫?huà)、電報(bào)、傳真以外，現(xiàn)在大量傳輸?shù)倪€有電視信號(hào)，銀行匯款、股市行情等一刻也不能中斷的信息。目前，長(zhǎng)途通信光纜的傳輸方式已由PDH向SDH發(fā)展，傳輸速率已由當(dāng)初的140MB/S發(fā)展到2.5GB/S、4×2.5GB/S、16×2.5GB/S甚至更高，也就是說(shuō)，一對(duì)纖芯可開(kāi)通3萬(wàn)條、12萬(wàn)條、48萬(wàn)條甚至向更多話(huà)路發(fā)展。如此大的傳輸容量，光纜一旦阻斷不但給電信部門(mén)造成巨大損失，而且由于通信不暢，會(huì)給廣大群眾造成諸多不便，如計(jì)算機(jī)用戶(hù)不能上網(wǎng)、股票行情不能知曉、銀行匯兌無(wú)法進(jìn)行、異地存取成為泡影、各種信息無(wú)法傳輸。在邊遠(yuǎn)山區(qū)，一旦光纜中斷，就會(huì)使全縣甚至光纜沿線(xiàn)幾個(gè)縣在通信上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機(jī)關(guān)和人民群眾造成的損失是無(wú)法估量的
 

光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護(hù)套，有的還包覆外護(hù)層，用以實(shí)現(xiàn)光信號(hào)傳輸?shù)囊环N通信線(xiàn)路。

　　即:由光纖(光傳輸載體)經(jīng)過(guò)一定的工藝而形成的線(xiàn)纜.

基礎(chǔ)知識(shí)部分：光纖理論與光纖結(jié)構(gòu)

一、光及其特性：

 　　1.光是一種電磁波

　　可見(jiàn)光部分波長(zhǎng)范圍是：390~760nm(毫微米)。大于760nm部分是紅外光，小于390nm部分是紫外光。光纖中應(yīng)用的是：850，1300，1550三種。

　　2.光的折射，反射和全反射。

　　因光在不同物質(zhì)中的傳播速度是不同的，所以光從一種物質(zhì)射向另一種物質(zhì)時(shí)，在兩種物質(zhì)的交界面處會(huì)產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會(huì)隨入射光的角度變化而變化。當(dāng)入射光的角度達(dá)到或超過(guò)某一角度時(shí)，折射光會(huì)消失，入射光全部被反射回來(lái)，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對(duì)相同波長(zhǎng)光的折射角度是不同的（即不同的物質(zhì)有不同的光折射率），相同的物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)光的折射角度也是不同。光纖通訊就是基于以上原理而形成的。

二、光纖結(jié)構(gòu)及種類(lèi)：

　　1.光纖結(jié)構(gòu)：

　　光纖裸纖一般分為三層：中心高折射率玻璃芯（芯徑一般為50或62.5μm），中 間為低折射率硅玻璃包層（直徑一般為125μm），最外是加強(qiáng)用的樹(shù)脂涂層。

　　2.數(shù)值孔徑：

　　入射到光纖端面的光并不能全部被光纖所傳輸，只是在某個(gè)角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個(gè)角度就稱(chēng)為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對(duì)于光纖的對(duì)接是有利的。不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。

　　3.光纖的種類(lèi)：

　　A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：?jiǎn)文９饫w和多模光纖。

　　多模光纖：中心玻璃芯較粗（50或62.5μm），可傳多種模式的光。但其模間色散較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號(hào)的頻率，而且隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公里。單模光纖：中心玻璃芯較細(xì)（芯徑一般為9或10μm），只能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對(duì)光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。

　　B.按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。

　　常規(guī)型：光纖生產(chǎn)廠(chǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長(zhǎng)的光上，如1300nm。
　　色散位移型：光纖生產(chǎn)長(zhǎng)家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個(gè)波長(zhǎng)的光上，如：1300nm和1550nm。

　　C.按折射率分布情況分：突變型和漸變型光纖。

　　突變型：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是突變的。其成本低，模間色散高。適用于短途低速通訊，如：工控。但單模光纖由于模間色散很小，所以單模光纖都采用突變型。

　　漸變型光纖：光纖中心芯到玻璃包層的折射率是逐漸變小，可使高模光按正弦形式傳播，這能減少模間色散，提高光纖帶寬，增加傳輸距離，但成本較高，現(xiàn)在的多模光纖多為漸變型光纖。

　　4.常用光纖規(guī)格：

　　單模：8/125μm，9/125μm，10/125μm
　　多模：50/125μm，歐洲標(biāo)準(zhǔn)
　　62.5/125μm，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)
　　工業(yè)，醫(yī)療和低速網(wǎng)絡(luò)：100/140μm，200/230μm
　　塑料：98/1000μm，用于汽車(chē)控制

三、光纖制造與衰減：

　　1.光纖制造：

　　現(xiàn)在光纖制造方法主要有：管內(nèi)CVD（化學(xué)汽相沉積）法，棒內(nèi)CVD法，PCVD（等離子體化學(xué)汽相沉積）法和VAD（軸向汽相沉積）法。

　　2.光纖的衰減：

　　造成光纖衰減的主要因素有：本征，彎曲，擠壓，雜質(zhì)，不均勻和對(duì)接等。
　　本征：是光纖的固有損耗，包括：瑞利散射，固有吸收等。
　　彎曲：光纖彎曲時(shí)部分光纖內(nèi)的光會(huì)因散射而損失掉，造成的損耗。
　　擠壓：光纖受到擠壓時(shí)產(chǎn)生微小的彎曲而造成的損耗。
　　雜質(zhì)：光纖內(nèi)雜質(zhì)吸收和散射在光纖中傳播的光，造成的損失。
　　不均勻：光纖材料的折射率不均勻造成的損耗。
　　對(duì)接：光纖對(duì)接時(shí)產(chǎn)生的損耗，如：不同軸（單模光纖同軸度要求小于0.8μm），端面與軸心不垂直，端面不平，對(duì)接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

四、光纖的優(yōu)點(diǎn)：

　　1.光纖的通頻帶很寬.理論可達(dá)30億兆赫茲。
　　2.無(wú)中繼段長(zhǎng).幾十到100多公里，銅線(xiàn)只有幾百米。
　　3.不受電磁場(chǎng)和電磁輻射的影響。
　　4.重量輕，體積小。例如：通2萬(wàn)1千話(huà)路的900對(duì)雙絞線(xiàn)，其直徑為3英寸，重量8噸/KM。而通訊量為其十倍的光纜，直徑為0.5英寸，重量450P/KM。
　　5.光纖通訊不帶電，使用安全可用于易燃，易暴場(chǎng)所。
　　6.使用環(huán)境溫度范圍寬。
　　7.化學(xué)腐蝕，使用壽命長(zhǎng)。
 

光纜的知識(shí)

一、光纜的制造：

　　光纜的制造過(guò)程一般分以下幾個(gè)過(guò)程：

　　1.光纖的篩選：選擇傳輸特性?xún)?yōu)良和張力合格的光纖。

　　2.光纖的染色：應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的全色譜來(lái)標(biāo)識(shí)，要求高溫不退色不遷移。

　　3.二次擠塑：選用高彈性模量，低線(xiàn)脹系數(shù)的塑料擠塑成一定尺寸的管子，將光纖納入并填入防潮防水的凝膠，最后存放幾天（不少于兩天）。

　　4.光纜絞合：將數(shù)根擠塑好的光纖與加強(qiáng)單元絞合在一起。

　　5.擠光纜外護(hù)套：在絞合的光纜外加一層護(hù)套。

二、光纜的種類(lèi)：

　　1.按敷設(shè)方式分有：自承重架空光纜，管道光纜，鎧裝地埋光纜和海底光纜。

　　2.按光纜結(jié)構(gòu)分有：束管式光纜，層絞式光纜，緊抱式光纜，帶式光纜，非金屬光纜和可分支光纜。

　　3.按用途分有：長(zhǎng)途通訊用光纜、短途室外光纜、混合光纜和建筑物內(nèi)用光纜。
 

三、光纜的施工：

　　多年來(lái)，做光纜施工使得我們已有了一套成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)。

　?。ㄒ唬┕饫|的戶(hù)外施工：

　　較長(zhǎng)距離的光纜敷設(shè)最重要的是選擇一條合適的路徑。這里不一定最短的路徑就是最好的，還要注意土地的使用權(quán)，架設(shè)的或地埋的可能性等。

　　必須要有很完備的設(shè)計(jì)和施工圖紙，以便施工和今后檢查方便可靠。施工中要時(shí)時(shí)注意不要使光纜受到重壓或被堅(jiān)硬的物體扎傷。

　　光纜轉(zhuǎn)彎時(shí)，其轉(zhuǎn)彎半徑要大于光纜自身直徑的20倍。

　　1.戶(hù)外架空光纜施工：

　　A.吊線(xiàn)托掛架空方式，這種方式簡(jiǎn)單便宜，我國(guó)應(yīng)用最廣泛，但掛鉤加掛、整理較費(fèi)時(shí)。

　　B.吊線(xiàn)纏繞式架空方式，這種方式較穩(wěn)固，維護(hù)工作少。但需要專(zhuān)門(mén)的纏扎機(jī)。

　　C.自承重式架空方式，對(duì)線(xiàn)干要求高，施工、維護(hù)難度大，造價(jià)高，國(guó)內(nèi)目前很少采用。

　　D.架空時(shí)，光纜引上線(xiàn)干處須加導(dǎo)引裝置，并避免光纜拖地。光纜牽引時(shí)注意減小摩擦力。每個(gè)干上要余留一段用于伸縮的光纜。

　　E.要注意光纜中金屬物體的可靠接地。特別是在山區(qū)、高電壓電網(wǎng)區(qū)和多地區(qū)一般要 每公里有3個(gè)接地點(diǎn)，甚至選用非金屬光纜。

　　2.戶(hù)外管道光纜施工：

　　A.施工前應(yīng)核對(duì)管道占用情況，清洗、安放塑料子管，同時(shí)放入牽引線(xiàn)。

　　B.計(jì)算好布放長(zhǎng)度，一定要有足夠的預(yù)留長(zhǎng)度。詳見(jiàn)下表：

　　自然彎曲增加
　　長(zhǎng)度（m/km） 人孔內(nèi)拐彎
　　增加長(zhǎng)度（m/孔） 接頭重疊長(zhǎng)度
　　（m/側(cè)） 局內(nèi)預(yù)留
　　長(zhǎng)度（m） 注
　　5 0.5~1 8~10 15~20 其它余留安
　　設(shè)計(jì)預(yù)留

　　C.一次布放長(zhǎng)度不要太長(zhǎng)（一般2KM），布線(xiàn)時(shí)應(yīng)從中間開(kāi)始向兩邊牽引。

　　D.布纜牽引力一般不大于120kg，而且應(yīng)牽引光纜的加強(qiáng)心部分，并作好光纜頭部的防水加強(qiáng)處理。

　　E.光纜引入和引出處須加順引裝置，不可直接拖地。

　　D.管道光纜也要注意可靠接地。

　　3.直接地埋光纜的敷設(shè)：

　　A.直埋光纜溝深度要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行挖掘，標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表：

　　B.不能挖溝的地方可以架空或鉆孔預(yù)埋管道敷設(shè)。

　　C.溝底應(yīng)保正平緩堅(jiān)固，需要時(shí)可預(yù)填一部分沙子、水泥或支撐物。

　　D.敷設(shè)時(shí)可用人工或機(jī)械牽引，但要注意導(dǎo)向和潤(rùn)滑。

　　E.敷設(shè)完成后，應(yīng)盡快回土覆蓋并夯實(shí)。

　　4.建筑物內(nèi)光纜的敷設(shè)：

　　A.垂直敷設(shè)時(shí)，應(yīng)特別注意光纜的承重問(wèn)題，一般每?jī)蓪右獙⒐饫|固定一次。

　　B.光纜穿墻或穿樓層時(shí)，要加帶護(hù)口的保護(hù)用塑料管，并且要用阻燃的填充物將管子填滿(mǎn)。

　　C.在建筑物內(nèi)也可以預(yù)先敷設(shè)一定量的塑料管道，待以后要敷射光纜時(shí)再用牽引或真空法布光纜。

四、光纜的選用：

　　光纜的選用除了根據(jù)光纖芯數(shù)和光纖種類(lèi)以外，還要根據(jù)光纜的使用環(huán)境來(lái)選擇光纜的外護(hù)套。

　　1.戶(hù)外用光纜直埋時(shí) ，宜選用鎧裝光纜。架空時(shí)，可選用帶兩根或多根加強(qiáng)筋的黑色塑料外護(hù)套的光纜。

　　2.建筑物內(nèi)用的光纜在選用時(shí)應(yīng)注意其阻燃、毒和煙的特性。一般在管道中或強(qiáng)制通風(fēng)處可選用阻燃但有煙的類(lèi)型（Plenum），暴露的環(huán)境中應(yīng)選用阻燃、無(wú)毒和無(wú)煙 的類(lèi)型（Riser）。

　　3.樓內(nèi)垂直布纜時(shí)，可選用層絞式光纜（Distribution Cables）；水平布線(xiàn)時(shí)，可選用可分支光纜（Breakout Cables）。

　　4.傳輸距離在2km以?xún)?nèi)的，可選擇多模光纜，超過(guò)2km可用中繼或選用單模光纜。

　　直埋光纜埋深標(biāo)準(zhǔn)

　　敷設(shè)地段或土質(zhì) 埋深（m） 備注

　　普通土（硬土） ≥1.2
　　半石質(zhì)（沙礫土、風(fēng)化石） ≥1.0
　　全石質(zhì) ≥0.8 從溝底加墊10cm細(xì)土或沙土
　　流沙 ≥0.8
　　市郊、村鎮(zhèn) ≥1.2
　　市內(nèi)人行道 ≥1.0
　　穿越鐵路、公路 ≥1.2 距道渣底或距路面
　　溝、渠、塘 ≥1.2
　　農(nóng)田排水溝 ≥0.8

連接和檢測(cè)

一、光纜的連接：

　　方法主要有永久性連接、應(yīng)急連接、活動(dòng)連接。

　　1.永久性光纖連接（又叫熱熔）：

　　這種連接是用放電的方法將連根光纖的連接點(diǎn)熔化并連接在一起。一般用在長(zhǎng)途接續(xù)、永久或半永久固定連接。其主要特點(diǎn)是連接衰減在所有的連接方法中最低，典型值為0.01~0.03dB/點(diǎn)。但連接時(shí)，需要專(zhuān)用設(shè)備（熔接機(jī)）和專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行操作，而且 連接點(diǎn)也需要專(zhuān)用容器保護(hù)起來(lái)。

　　2.應(yīng)急連接（又叫）冷熔：

　　應(yīng)急連接主要是用機(jī)械和化學(xué)的方法，將兩根光纖固定并粘接在一起。這種方法的主要特點(diǎn)是連接迅速可靠，連接典型衰減為0.1~0.3dB/點(diǎn)。但連接點(diǎn)長(zhǎng)期使用會(huì)不穩(wěn)定，衰減也會(huì)大幅度增加，所以只能短時(shí)間內(nèi)應(yīng)急用。

　　3.活動(dòng)連接：

　　活動(dòng)連接是利用各種光纖連接器件（插頭和插座），將站點(diǎn)與站點(diǎn)或站點(diǎn)與光纜連接 起來(lái)的一種方法。這種方法靈活、簡(jiǎn)單、方便、可靠，多用在建筑物內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)中。其典型衰減為1dB/接頭。

二、光纖檢測(cè)：

　　光纖檢測(cè)的主要目的是保證系統(tǒng)連接的質(zhì)量，減少故障因素以及故障時(shí)找出光纖的故障點(diǎn)。檢測(cè)方法很多，主要分為人工簡(jiǎn)易測(cè)量和精密儀器測(cè)量。

　　1.人工簡(jiǎn)易測(cè)量：
　　這種方法一般用于快速檢測(cè)光纖的通斷和施工時(shí)用來(lái)分辨所做的光纖。它是用一個(gè)簡(jiǎn)易光源從光纖的一端打入可見(jiàn)光，從另一端觀(guān)察哪一根發(fā)光來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方法雖然簡(jiǎn)便，但它不能定量測(cè)量光纖的衰減和光纖的斷點(diǎn)。

　　2.精密儀器測(cè)量：

　　使用光功率計(jì)或光時(shí)域反射圖示儀（OTDR）對(duì)光纖進(jìn)行定量測(cè)量，可測(cè)出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測(cè)出光纖的斷點(diǎn)位置。這種測(cè)量可用來(lái)定量分析光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的原因和對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)。
 

光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：

　　光纖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般遵循以下步驟：

　　1.首先弄清所要設(shè)計(jì)的是什么樣的網(wǎng)絡(luò)，其現(xiàn)狀如何，為什么要用光纖。

　　2.根據(jù)實(shí)際情況選擇合適是光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、光纜、跳線(xiàn)及連接用的其它物品。選用時(shí)應(yīng)以可用為基礎(chǔ)，然后再依據(jù)性能、價(jià)格、服務(wù)、產(chǎn)地和品牌來(lái)確定。

　　3.按客戶(hù)的要求和網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型確定線(xiàn)路的路由，并繪制布線(xiàn)圖。

　　4.路線(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)則需要核算系統(tǒng)的衰減余量，核算可按下面公式進(jìn)行：

　　衰減余量＝發(fā)射光功率－接受靈敏度－線(xiàn)路衰減－連接衰減（dB）其中線(xiàn)路衰減＝光纜長(zhǎng)度×單位衰減；

　　單位衰減與光纖質(zhì)量有很大關(guān)系，一般單模為0.4~0.5dB/km；多模為2~4dB/km。

　　連接衰減包括熔接衰減接頭衰減，熔接衰減與熔接手段和人員的素質(zhì)有關(guān)，一般熱熔為0.01~0.3dB/點(diǎn)；冷熔0.1~0.3dB/點(diǎn)；接頭衰減與接頭的質(zhì)量有很大關(guān)系，一般為1dB/點(diǎn)。系統(tǒng)衰減余量一般不少于4dB。

　　5.核算不合格時(shí)，應(yīng)視情況修改設(shè)計(jì)，然后再核算。這種情況有時(shí)可能會(huì)反復(fù)幾次。
 

光纜型號(hào)的識(shí)別方法

第一部分：分類(lèi)的代號(hào)

GY 通信用室（野）外光纜 GS 通信用設(shè)備內(nèi)光纜

GH 通信用海底光纜 GT 通信用特殊光纜

GJ 通信用室（局）內(nèi)光纜 GW 通信用無(wú)金屬光纜

GR 通信用軟光纜 GM 通信用移動(dòng)式光纜

　　注：第一部分與第二部分之間：加強(qiáng)件（加強(qiáng)芯）的代號(hào)
　　加強(qiáng)構(gòu)件指護(hù)套以?xún)?nèi)或嵌入護(hù)套中用于增強(qiáng)光纜抗拉力的構(gòu)件：
　　無(wú)符號(hào)-金屬加強(qiáng)構(gòu)件；G-金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件
　　F-非金屬加強(qiáng)構(gòu)件；H-非金屬重型加強(qiáng)構(gòu)件
　　（例如：GYTA：金屬加強(qiáng)芯；GYFTA：非金屬加強(qiáng)芯）

第二部分：纜芯和光纜內(nèi)填充結(jié)構(gòu)特征的代號(hào)

　　光纜的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類(lèi)型和光纜的派生結(jié)構(gòu)，當(dāng)光纜型式有幾個(gè)結(jié)構(gòu)特征需要注明時(shí)，可用組合代號(hào)表示。

第四部分：護(hù)套的代號(hào)

　鎧裝層代號(hào)
　

　　涂覆層代號(hào)

第六部分：光纜規(guī)格型號(hào)

A 多模光纖
B 單模光纖