1、光纖通信容量
世界光纖通信的容量不斷擴大。商用電時分複用TDM係統的速率已達10Gb/s;而TDM 40Gb/s係統已進入現場實用,估計近兩(liang) 年可有商品供應。由於(yu) 受電子器件速率極限的限製,TDM速率的進一步再提高將是十分困難的。而波分複用WDM技術的不斷發展,使其成為(wei) 網絡升級、增加容量的最佳選擇方案。WDM試驗係統容量最高記錄一年來每隔幾個(ge) 月就被刷新一次。2000年3月,OFC2000會(hui) 議上,美國朗訊發布3.28Tb/s————WDM試驗係統,該係統速率3.28Tb/s=82×40Gb/s(C波段40波分複用,L波段42波分複用),信道間隔100GHz,傳(chuan) 輸距離300k m(真波光纖),中間兩(liang) 級放大。2000年9月,德國西門子OPTISPHER網絡公司又公布7.04Tb/s————WDM係統,該係統傳(chuan) 輸速率7.04Tb/s=176×40Gb/s,傳(chuan) 輸距離50k m。2001年初阿爾卡特發布10.24Tb/s————WDM係統,該係統速率10.24Tb/s=256×40Gb/s(C、L兩(liang) 波段),傳(chuan) 輸距離100k m(特銳光纖),采用了分布拉曼放大和殘餘(yu) 邊帶技術及極化複用,使頻帶利用率達1.28bi t/s/Hz。2001年3月,OFC2001年會(hui) 上,日本NEC公司又發布了當前世界上最高記錄,該係統速率為(wei) 10.92Tb/s=273×40Gb/s(采用S、C、L三個(ge) 波段),傳(chuan) 輸距離117k m(純矽芯大有效麵積光纖PSCF兩(liang) 段),采用了分布拉曼放大與(yu) 集中光纖放大以及極化複用,頻帶利用率0.8bi t/s/Hz。
現在商用最高容量光纖傳(chuan) 輸係統為(wei) 1.6Tb/s係統,朗訊和北電網絡兩(liang) 公司提供的該類產(chan) 品都采用160×10Gb/s方案結構。容量3.2Tb/s實用化係統的開發已具備條件。
2、光纖技術進展
為(wei) 了適應光纖通信的不斷發展,近年來光纖技術也有了長足進展。
2.1 為(wei) 了減小接續衰耗,各種光纖的模場直徑、包層直徑、芯包同心度誤差、宏彎損耗等技術指標都比過去更嚴(yan) 格了,標誌著預製棒和拉絲(si) 技術水平都有很大提高。
2.2 光纖的抗拉強度也大為(wei) 提高,篩選應力最低值由0.35G p a提高到0.69G p a。這意味著光纖壽命增大了,也使得在接入網中用的光纖可多次接頭而不易斷了。
2.3 G.652光纖,除了適用於(yu) 傳(chuan) 輸速率最高為(wei) 2.5Gb/s的G.652.A外又多了兩(liang) 種性能更高的G.652.B和G. 652.C光纖,PMD值達到一定要求,因此傳(chuan) 輸速率可達到10Gb/s,該類光纖在1550n m波長區要傳(chuan) 輸高速率需要加色散補償(chang) 光纖(DCF)進行色散調節。G.652光纖近年來最大進步是去掉1383n m處水峰而把應用波長擴展了100n m的G.652.C類光纖。朗訊公司在1999年首家推出了商品名叫全波光纖的該類光纖;康寧公司於(yu) 2001年4月也推出了叫“SMF—28”此類光纖。在使用朗訊全波光纖建光纖工程時,江蘇亨通集團發現該光纖在1310n m、1550n m,衰減值比常規G.652.A要低,在1385n m附近,衰減為(wei) 0.26~0.29dB/k m,色散為(wei) 5.76~6.63 p s/n m·k m,性能優(you) 越。
2.4 G.655光纖,1996年問世,1998年國外才大量使用,我國1998年開始使用。1998年1月亨通集團首次用康寧LS型G.655光纖做成光纜,用於(yu) 貴州廣電工程。2000年以來,我國一級幹線開始大量使用。鑒於(yu) 各公司生產(chan) G.655差異較大,2000年10月世界電信標準大會(hui) 又進一步規範了該類光纖的標準。新標準把G.655光纖分為(wei) 兩(liang) 類:G.655.A和G.655.B。G.655.A光纖用於(yu) G.651規定的帶光放大器的波分複用係統。國際標準會(hui) 議趨向於(yu) 把≥200GHz劃作為(wei) 粗波分複用範圍。由於(yu) 此類光纖對PMD不做要求,在較長的傳(chuan) 輸距離和較高比特率時,係統性能可能會(hui) 有所降低。G. 655.A類光纖隻能用在C波段且色散值範圍為(wei) 0.1~6.0 p s/n m·k m(色散值下端偏小)。G.655.B類光纖適用於(yu) 速率高到10Gb/s(STM—64)、波道間隔≤100GHz的G.692帶光放大的密集波分複用傳(chuan) 輸係統。此種光纖可用於(yu) C、L兩(liang) 波段。C波段色散值範圍為(wei) 1.0~10 p s/n m·k m,L波段色散待定(康寧LEAF為(wei) 4.5~11.2;朗訊真波為(wei) 4.0~8.6)。此種光纖為(wei) 了滿足密集波分複用,對鏈路PDM提出了要求。現在世界上許多公司都做出了G.655.B類光纖,如康寧、朗訊、藤倉(cang) 、住友、阿爾卡特、比瑞利、長飛。其中佼佼者是康寧的第三代LEAF和朗訊和真波RS。前者特點是大有效麵積,後者特點是低色散斜率。兩(liang) 者都得到大規模成功應用。另外一家有特色的是阿爾卡特的Te r ali g h t ul t r a光纖,其零色散波長λo在1420n m附近,S、C、L三波段都可用,有效麵積為(wei) 63μm2,色散斜率為(wei) 0.052 p s/n m2·k m。住友公司純導P—65也有類似特點。這兩(liang) 種光纖有效麵積是LEAF和真波RS的折衷,色散斜率較小(接近於(yu) 真波RS的≤0.05),可說是當今G.655.B類光纖的又一傑出代表。
我國光纖通信的發展
1982年建武漢市話中繼光纜(0.85μm窗口、3.5dB/k m,多模、8Mb/s、13.5k m,1988年建第一條國產(chan) 設備長途直埋光纜蘭(lan) 州至武威工程(1.30μm窗口、1.2dB/k m,多模、140Mb/s、286k m),1989年起大量用單模光纖建線路。至2000年底,光纜總長度達125萬(wan) 公裏(其中長途幹線光纜28.6萬(wan) 公裏,中國電信23萬(wan) 公裏、中國聯通5.6萬(wan) 公裏),通達250多個(ge) 地市,總用光纖約3000萬(wan) 公裏。上述線路基本上是G. 652單模光纖(隻有京九光纜放了六根G.653光纖),且1995年前隻開通1310n m窗口,1995年後才開通1550n m窗口。傳(chuan) 輸速率九十年代末期才開始從(cong) 622Mb/s提升到2.5Gb/s。這兩(liang) 年新建線路用到10Gb/s,波分複用最高達32,總傳(chuan) 輸容量達320Gb/s(32×10Gb/s)。1999年開始較多使用G.655光纖。
光纖通信的大發展促進了我國通信事業(ye) 大發展。去年年底電話用戶達2.3億(yi) 戶(其中固定1.45億(yi) 戶,移動0.85億(yi) 戶),電話普及率達20.1%;互聯網用戶2250萬(wan) 戶,聯網計算機890萬(wan) 台。今年5月底,電話用戶又增至2.7億(yi) 戶(其中固定1.6億(yi) 戶,移動1.1億(yi) 戶);聯網計算機已超1000萬(wan) 台。
電信運營形成競爭(zheng) 態勢
我國電信體(ti) 製的改革,形成了中國電信、中國聯通、中國移動、中國廣電、中國網通及中國鐵通、吉通、電力等多家運營商激烈競爭(zheng) 的局麵。大家都在加快光纖網的建設,光纖光纜需求量猛增。中國電信一級幹線擴容,同時大力發展城域網和接入網,光纖光纜需求量仍位居全國第一,約占全國28.9%,其中約56.3%用G.652光纖,約43.7%會(hui) 用到G.655光纖。中國聯通光纖光纜總需求量位居第二,約占全國19.8%,其中約80.4%會(hui) 用到G.652光纖,約19.6%會(hui) 用到G.655光纖。中國移動幹線與(yu) 接入網同步建設,成為(wei) 光纜需求新的主力軍(jun) ,約占全國13.6%,其中約70.2%可能用到G.652光纖,約29.8%可能用到G.655光纖。中國廣電繼續發展,光纜總需求量約占全國6.2%,其中G.652光纖可能占到89.5%,G.655光纖可能會(hui) 占到10.5%。中國網通發揮後起優(you) 勢,競爭(zheng) 帶寬,光纜需求占全國約3.4%,其中G.652約占52.3%,G.655約占47.7%。其他公司光纜總需求占全國28.1%,其中G.652約占62.8%,G. 655約占37.2%。
光纜製造業(ye) 競爭(zheng) 激烈
1992年之前,我國隻有侯馬、西古、成都、長飛、武郵、上海華新等六家上規模的光纜廠。現在全國光纜廠約有300多家,光纜生產(chan) 能力供大於(yu) 求。經多年競爭(zheng) ,按生產(chan) 規模、綜合實力、發展潛力三方麵來看,我國已形成了一批大型骨幹光纜企業(ye) :武漢長飛、成都中康、江蘇亨通、北京朗訊、武漢烽火、江蘇永鼎、江蘇中天、江蘇通光、成都匯源、上海華新、杭州富通、深圳特發、侯馬普天、山東(dong) 宏安。今年年底,我國就要加入WTO,上述企業(ye) 可謂我們(men) 參與(yu) 世界競爭(zheng) 的國家主力隊。#p#分頁標題#e#
隨著電纜市場需求呈明顯下降趨勢,不少電纜廠不是轉向5號、6號電纜的生產(chan) ,就是轉向光纜生產(chan) ,所以光纜廠數量還會(hui) 增多。但總體(ti) 上看,我國通信光纜通信市場已基本進入規模化競爭(zheng) 階段,隨著市場逐步規範,一些規模小、實力差的企業(ye) 和生存空間將越來越小。
光纖製造業(ye) 尚需發展
我國光纖製造業(ye) 發展二十多年,仍十分薄弱,到現在光纖還主要靠進口。尤其是去年二季度到今年二季度,光纜行業(ye) 都在苦於(yu) 找光纖。光通信需求這麽(me) 大,沒有上規模的民族產(chan) 業(ye) ,隻能讓世界光纖市場風浪無情地衝(chong) 擊、拍打。
近幾年,上海朗訊、武漢長飛兩(liang) 家光纖廠在生產(chan) 規模、產(chan) 品質量上成為(wei) 國內(nei) 兩(liang) 強,滿足了國內(nei) 部分需求。南京華新藤倉(cang) 、杭州富通、深圳特發可能成為(wei) 我國較有規模的光纖新秀。除長飛能生產(chan) 些預製棒外,我國光纖廠都在買(mai) 棒拉絲(si) ,這更是我國光纖產(chan) 業(ye) 受製於(yu) 國外的薄弱之處。我國許多地方都說要上光纖,但能成事者很少。值得慶幸的是,江陰法爾勝光子公司於(yu) 今年6月29日用MCVD—I—OVD工藝製造的預製棒和光纖產(chan) 品通過鑒定。我們(men) 國家還應有幾個(ge) 上規模的光纖預製棒生產(chan) 廠。韓國預製棒生產(chan) 能力年產(chan) 達2000萬(wan) 公裏纖,日本年產(chan) 約5000萬(wan) 公裏纖。而中國長飛加江陰法爾勝還不到650萬(wan) 公裏纖。中國也應能生產(chan) 出各種優(you) 異的G.655、G.652C及其他新品種光纖。
中國光纖通信仍會(hui) 持續發展
我國電話總戶數到去年5月底為(wei) 2.7億(yi) 戶,其中固定1.6億(yi) 戶,移動1.1億(yi) 戶。而一般情況下是有固定電話的人再買(mai) 手機,所以移動的1.1億(yi) 戶與(yu) 固定的1.6億(yi) 戶基本是重合的。用2.7億(yi) 戶算每百戶電話擁有率為(wei) 23.7%,用1.6億(yi) 戶算電話普及率隻是14%。這就是說我國有86%的人沒電話。我國城鄉(xiang) 差別大,地區差別更大。華東(dong) 與(yu) 華南富,其它地區窮。華東(dong) 也就是寧滬杭三角地帶,華南也就是珠江三角洲。我國廣大農(nong) 村及中西部主要任務還是通電話,一些大城市和兩(liang) 個(ge) 三角地帶才急需上寬帶接入。所以我國還要作長期努力才可解決(jue) 大部分人的通電話問題和逐步富裕起來地區的寬帶接入問題。這就規定了我國光纖通信市場的持續多年發展。據統計,1999年我國總敷設光纜約660萬(wan) 芯公裏,2000年總敷設光纜約720萬(wan) 芯公裏,2001年光纜總需求為(wei) 1000萬(wan) 芯公裏,2002年達1150萬(wan) 芯公裏,2005年可能達到1600萬(wan) 芯公裏。
KMI預測,2001年————2004年光纖需求增長量為(wei) 10%———15%。
各種光纖需求分析
1、G.652.A和G.652.B仍占最大比例 我國西部建長途幹線工程、我國大部分城市的城域網建設、建設網的絕大部分(直至引入到樓內(nei) 的光纜)都可繼續采用G.652.A和G.652.B類光纖,估計此類光纖占總光纖用量在數年之內(nei) 都會(hui) 維持在68%左右。
2、G.655.B光纖
在東(dong) 部地區以及連接西安、成都等西部樞紐城市的長途光纜可用G.655.B類光纖,估計這部分光纖可占到總量的20%左右。
3、城域網用光纖
城域網一般要用4—16信道的粗波分複用係統。G.652.C和G.655光纖可用於(yu) 建大城市的城域網的骨幹光纜。這兩(liang) 類光纖可占到光纖用量的8%左右。G.652.C類光纖在1260nm~1625nm整個(ge) 波段之內(nei) 都可傳(chuan) 輸光信號。在0帶(1260nm~1360nm)可開WDM模擬視頻;在E帶(1360—1460nm)可開DWDM(波長間隔0.8nm,120個(ge) 信道);在S、C、L帶(1460nm~1625nm)可開2.5G/s、DWDM傳(chuan) 輸係統。
G.652.A可建10Gb/s速率的粗波分複用傳(chuan) 輸係統。
去年康寧推出適用於(yu) 城域網建設的Corning Metrocore光纖,阿爾卡特推出了Teralight Metro光纖。 Gorning Metrocore是一種G.655光纖;其零色散波長在1640nm附近,在1530nm~1605色散為(wei) —10.0~1.0ps/nm·km;其模場直徑在1550nm處為(wei) 8.1±0.5μm。該光纖適應了城域網和中距離傳(chuan) 輸網的高容量、低成本的要求。可在EDFA帶寬內(nei) 開高速率(10Gb/s)波分複用係統。
Teralight Metro光纖也是一種G.655光纖;其零色散波長在1420nm附近,其色散在S波段為(wei) 1.5~6.0ps/nm·km,C波段為(wei) 8ps/nm·km左右,L波段上限(1625nm)為(wei) 12.4ps/nm·km,其色散斜率較小(為(wei) 0.058ps/nm2·km);其有效麵積為(wei) 63μm2,模場直徑約為(wei) 9.0μm;其λcc≤1260nm,在1310nm可用(衰減≤0.480dB/km,色散接近—8ps/nm·km)。可見此種光纖可用於(yu) O、S、C、L等四個(ge) 波段。
4、多模光纖
國際上數據通信局域網(LAN)大量用到多模光纖,它正逐步取代銅纜。我國隨著接入網向用戶側(ce) 的推進,接入網的引入光纜和室內(nei) 軟光纜要用到多模光纖。目前用得較多的是alb(62.5μm/125μm)和Ala(50μm/125μm)。Ala類光纖在805nm,最大衰減為(wei) 2.4~3.5dB/km,最小帶寬為(wei) 200~800MHz·km;在1300nm,最大衰減為(wei) 0.75~1.5dB/km,最小帶寬為(wei) 200~1200MHz·km。Alb類光纖在850nm,最大衰減2.8~3.5dB/km,最小帶寬為(wei) 100~800MHz·km;在1300nm,最大衰減為(wei) 0.7~1.5dB/km,最小帶寬為(wei) 200~1000MHz·km。
現在數據通信局域網采用了CWDM(粗波分複用技術,一般4~16信道),為(wei) 網絡從(cong) 1Gb/s向10Gb/s以上升級提供了確定的技術路線。為(wei) 了適應LAN向Gb/s以上升級,各廠商正在極力提高Ala類光纖850nm的帶寬。在鏈路中應用低價(jia) 的850nm波長垂直腔表麵發射激光器(VCSEL)和兩(liang) 級編碼技術把此類光纖的激光器帶寬提高到2000MHz·km,它足以支持10Gb/s以太網單通道傳(chuan) 300m。隨著用CWDM和VCSEL這種新趨勢,估計今後Ala類光纖應用量會(hui) 超過Alb類光纖,以便接受較多的光源信號。現在為(wei) 提高速率到1Gb/s甚至10Gb/s,改用LD作光源,所以又轉到數值孔徑較小的Ala類光纖了。
5、POF光纖
塑料光纖也是一種多模光纖,在IEC中定為(wei) A4光纖,可用於(yu) FTTD,即光纖到辦公桌。日本ASAHI GLASS公司使慶應大學GI—POF技術商品化,采用全氟化聚合物CYTOP製造GI光纖,其衰減可達1.5~2.5dB/100m,傳(chuan) 輸速率可達3Gb/s,帶寬>200MHz·km。該光纖在700~1300nm寬帶圍內(nei) 表現出低衰減。此種塑料光纖可用於(yu) 短距離光通信和室內(nei) 傳(chuan) 輸線(含家庭用和辦公自動化)。預計,在解決(jue) 全光纖化通信的最後一段(100m或300m),可能就是這類GI—POF光纖了。朗訊也進軍(jun) GI—POF,以日本旭硝子公司的氟樹脂(CYTOP)光纖為(wei) 基礎在850nm~1300nm傳(chuan) 高速數據100m。KMI研究報告指出,POF是一個(ge) 有增長潛力的領域。
光纜需求熱點與(yu) 技術、品種的發展
我國光纜建設中各大運營商除再建少量高速波分複用幹線外主要將建設城域網、接入網、用戶駐地網。隨著這種建設趨勢的變化,光纜的技術品種將向著應用細分化(接入網中饋線纜、配線光纜、光電綜合引入光纜、室內(nei) 軟光纜;電力係統用OPGW和ADSS光纜;淺海光纜)方向發展。
接入網的饋線光纜要用芯數密集化的光纖帶光纜,目前用得最多是144芯、288芯,以後會(hui) 到648芯,甚至1000芯。目前能把光纖帶做好的就是前幾家大光纜廠。我公司目前提供一般為(wei) 288芯、216芯,最大芯數648芯。
隨著接入網向用戶側(ce) 發展,引入光纜需求越來越大。從(cong) 分配點到用戶之間的引入線光纜一般長數十米到幾百米,芯數2~24芯。根據需要有不同結構,可用光纖帶式、鬆結構式、光電複合纜。我公司為(wei) 南京電信局建南京城域網研製開發了到居民樓的三型光電綜合引入光纜。它集輸電線、光纖、信號線於(yu) 一體(ti) 。Ⅰ型纜4纖、4輸電線、4對信號線,可傳(chuan) 輸距離500m;Ⅱ型纜24纖、4輸電線、24線信號線,可傳(chuan) 輸300m;Ⅲ型纜同Ⅰ型,但傳(chuan) 輸距離中達1000m。我公司該綜合引入纜企業(ye) 標準去年6月經江蘇省郵電標準化技術委員會(hui) 評審,由江蘇省質量監督局標準備案注冊(ce) 。該產(chan) 品去年7月通過省級鑒定。該產(chan) 品在南京電信局使用,反映良好,信息產(chan) 業(ye) 部及皖、浙、贛等省開始推廣。#p#分頁標題#e#
室內(nei) 軟光纜用於(yu) 傳(chuan) 輸設備、交換設備、數據處理設備及其它用戶終端作光傳(chuan) 輸線。結構一般為(wei) 緊結構單芯纜、雙芯纜、4芯和6芯層絞纜、光纖帶(4、6、8、12)纜。我公司已研製、生產(chan) 出上述各種光纜,開始供通信部門使用。纜中光纖采用A1類多模光纖(62.5/125μm或50/125μm),也有用戶提出使用6.652光纖甚至G.655光纖。
利用電力線路建光纖通信線路有很大潛力,電力部門和通信部門都在製定相關(guan) ADSS和OPGW技術標準。問題是兩(liang) 個(ge) 係統要協調通氣,應搞出一個(ge) 統一的國家標準。我公司1999年開發製造並大量供應了ADSS光纜,2000年也開發並供應了OPGW光纜。
纜芯幹式化也是一種新發展。用阻水紗、阻水帶代替油膏也可起到縱向阻水作用,而免去了開剝纜接頭時油膏難處理之苦,更從(cong) 根本上杜絕了因油膏質量不好引起析氫之隱患。這種半幹式光纜可用於(yu) 非長途幹線的大部分場合,尤其是適用於(yu) 室內(nei) /室外兩(liang) 用光纜。
光纜結構小型化也是一種變化趨勢。ADSS纜及其它架空光纜,為(wei) 了減少風和冰雪影響,應盡量減少光纜截麵積,城市管道因空間有限也要求減少纜徑。在這些場合要盡量減少纜徑,但是要保證溫度特性、機械特性符合要求。
總之,隨著光通信向前發展、光纜需求新熱點的形成,光纜將向著品種多樣化、應用細分化、芯數密集化、纜芯幹式化、結構小型化方向發展。
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