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，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線路。 1976年，美國貝爾研究所在亞特蘭大建成第一條光纖通信實驗系統(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始在市內(nèi)局間中繼線和少數(shù)長途線路上采用。單模光纖制成的商用光纜于1983年開始在長途線路上采用。1988年，連接美國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、武漢等地開展了現(xiàn)場試驗。后不久便在市內(nèi)電話網(wǎng)內(nèi)作為局間中繼線試用，1984年以后，逐漸用于長途線路，并開始采用單模光纖。 通信光纜比銅線電纜具有更大的傳輸容量，中繼段距離長、體積小，重量輕，無電磁干擾，自1976年以后已發(fā)展成長途干線、市內(nèi)中繼、近海及跨洋海底通信、以及局域網(wǎng)、專用網(wǎng)等的有線傳輸線路骨干，并開始向市內(nèi)用戶環(huán)路配線網(wǎng)的領(lǐng)域發(fā)展，為光纖到戶、寬代綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)提供傳輸線路。

光纜網(wǎng)是信息高速路的基石

　　光纜是當今信息社會各種信息網(wǎng)的主要傳輸工具。如果把“互聯(lián)網(wǎng)”稱作“信息高速公路”的話，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。通過光纜傳輸?shù)男畔ⅲ送ǔ５碾娫?、電報、傳真以外，現(xiàn)在大量傳輸?shù)倪€有電視信號，銀行匯款、股市行情等一刻也不能中斷的信息。目前，長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，一對纖芯可開通3萬條、12萬條、48萬條甚至向更多話路發(fā)展。如此大的傳輸容量，光纜一旦阻斷不但給電信部門造成巨大損失，而且由于通信不暢，會給廣大群眾造成諸多不便，如計算機用戶不能上網(wǎng)、股票行情不能知曉、銀行匯兌無法進行、異地存取成為泡影、各種信息無法傳輸。在邊遠山區(qū)，一旦光纜中斷，就會使全縣甚至光纜沿線幾個縣在通信上與世隔絕，成為孤島。給黨政軍機關(guān)和人民群眾造成的損失是無法估量的
 

光纜是一定數(shù)量的光纖按照一定方式組成纜心，外包有護套，有的還包覆外護層，用以實現(xiàn)光信號傳輸?shù)囊环N通信線路。

　　即:由光纖(光傳輸載體)經(jīng)過一定的工藝而形成的線纜.

基礎(chǔ)知識部分：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

　　可見光部分波長范圍是：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，在兩種物質(zhì)的交界面處會產(chǎn)生折射和反射。而且，折射光的角度會隨入射光的角度變化而變化。當入射光的角度達到或超過某一角度時，折射光會消失，入射光全部被反射回來，這就是光的全反射。不同的物質(zhì)對相同波長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)對不同波長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：

　　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），最外是加強用的樹脂涂層。

　　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，只是在某個角度范圍內(nèi)的入射光才可以。這個角度就稱為光纖的數(shù)值孔徑。光纖的數(shù)值孔徑大些對于光纖的對接是有利的。不同廠家生產(chǎn)的光纖的數(shù)值孔徑不同（AT&T CORNING）。

　　3.光纖的種類：

　　A.按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。

　　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)字信號的頻率，而且隨距離的增加會更加嚴重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有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（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，適用于遠程通訊，但其色度色散起主要作用，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(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)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如1300nm。
　　色散位移型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，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，歐洲標準
　　62.5/125μm，美國標準
　　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（化學汽相沉積）法，棒內(nèi)CVD法，PCVD（等離子體化學汽相沉積）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：光纖彎曲時部分光纖內(nèi)的光會因散射而損失掉，造成的損耗。
　　擠壓：光纖受到擠壓時產(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。
　　對接：光纖對接時產(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，對接心徑不匹配和熔接質(zhì)量差等。

四、光纖的優(yōu)點：

　　1.光纖的通頻帶很寬.理論可達30億兆赫茲。
　　2.無中繼段長.幾十到100多公里，銅線只有幾百米。
　　3.不受電磁場和電磁輻射的影響。
　　4.重量輕，體積小。例如：通2萬1千話路的900對雙絞線，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，易暴場所。
　　6.使用環(huán)境溫度范圍寬。
　　7.化學腐蝕，使用壽命長。
 

光纜的知識

一、光纜的制造：

　　光纜的制造過程一般分以下幾個過程：

　　1.光纖的篩選：選擇傳輸特性優(yōu)良和張力合格的光纖。

　　2.光纖的染色：應(yīng)用標準的全色譜來標識，要求高溫不退色不遷移。

　　3.二次擠塑：選用高彈性模量，低線脹系數(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單元絞合在一起。

　　5.擠光纜外護套：在絞合的光纜外加一層護套。

二、光纜的種類：

　　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，做光纜施工使得我們已有了一套成熟的方法和經(jīng)驗。

　?。ㄒ唬┕饫|的戶外施工：

　　較長距離的光纜敷設(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)計和施工圖紙，以便施工和今后檢查方便可靠。施工中要時時注意不要使光纜受到重壓或被堅硬的物體扎傷。

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

　　1.戶外架空光纜施工：

　　A.吊線托掛架空方式，這種方式簡單便宜，我國應(yīng)用最廣泛，但掛鉤加掛、整理較費時。

　　B.吊線纏繞式架空方式，這種方式較穩(wěn)固，維護工作少。但需要專門的纏扎機。

　　C.自承重式架空方式，對線干要求高，施工、維護難度大，造價高，國內(nèi)目前很少采用。

　　D.架空時，光纜引上線干處須加導引裝置，并避免光纜拖地。光纜牽引時注意減小摩擦力。每個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個接地點，甚至選用非金屬光纜。

　　2.戶外管道光纜施工：

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

　　B.計算好布放長度，一定要有足夠的預(yù)留長度。詳見下表：

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

　　C.一次布放長度不要太長（一般2KM），布線時應(yīng)從中間開始向兩邊牽引。

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

　　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準進行挖掘，標準見下表：

　　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)保正平緩堅固，需要時可預(yù)填一部分沙子、水泥或支撐物。

　　D.敷設(shè)時可用人工或機械牽引，但要注意導向和潤滑。

　　E.敷設(shè)完成后，應(yīng)盡快回土覆蓋并夯實。

　　4.建筑物內(nèi)光纜的敷設(shè)：

　　A.垂直敷設(shè)時，應(yīng)特別注意光纜的承重問題，一般每兩層要將光纜固定一次。

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

　　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)和光纖種類以外，還要根據(jù)光纜的使用環(huán)境來選擇光纜的外護套。

　　1.戶外用光纜直埋時 ，宜選用鎧裝光纜。架空時，可選用帶兩根或多根加強筋的黑色塑料外護套的光纜。

　　2.建筑物內(nèi)用的光纜在選用時應(yīng)注意其阻燃、毒和煙的特性。一般在管道中或強制通風處可選用阻燃但有煙的類型（Plenum），暴露的環(huán)境中應(yīng)選用阻燃、無毒和無煙 的類型（Riser）。

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

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

　　直埋光纜埋深標準

　　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、風化石） ≥1.0
　　全石質(zhì) ≥0.8 從溝底加墊10cm細土或沙土
　　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

一、光纜的連接：

　　方法主要有永久性連接、應(yīng)急連接、活動連接。

　　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熔化并連接在一起。一般用在長途接續(xù)、永久或半永久固定連接。其主要特點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。但連接時，需要專用設(shè)備（熔接機）和專業(yè)人員進行操作，而且 連接點也需要專用容器保護起來。

　　2.應(yīng)急連接（又叫）冷熔：

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

　　3.活動連接：

　　活動連接是利用各種光纖連接器件（插頭和插座），將站點與站點或站點與光纜連接 起來的一種方法。這種方法靈活、簡單、方便、可靠，多用在建筑物內(nèi)的計算機網(wǎng)絡(luò)布線中。其典型衰減為1dB/接頭。

二、光纖檢測：

　　光纖檢測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找出光纖的故障點。檢測方法很多，主要分為人工簡易測量和精密儀器測量。

　　1.人工簡易測量：
　　這種方法一般用于快速檢測光纖的通斷和施工時用來分辨所做的光纖。它是用一個簡易光源從光纖的一端打入可見光，從另一端觀察哪一根發(fā)光來實現(xiàn)。這種方法雖然簡便，但它不能定量測量光纖的衰減和光纖的斷點。

　　2.精密儀器測量：

　　使用光功率計或光時域反射圖示儀（OTDR）對光纖進行定量測量，可測出光纖的衰減和接頭的衰減，甚至可測出光纖的斷點位置。這種測量可用來定量分析光纖網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的原因和對光纖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品進行評價。
 

光纖網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計：

　　光纖系統(tǒng)的設(shè)計一般遵循以下步驟：

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

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

　　3.按客戶的要求和網(wǎng)絡(luò)類型確定線路的路由，并繪制布線圖。

　　4.路線較長時則需要核算系統(tǒng)的衰減余量，核算可按下面公式進行：

　　衰減余量＝發(fā)射光功率－接受靈敏度－線路衰減－連接衰減（dB）其中線路衰減＝光纜長度×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；冷熔0.1~0.3dB/點；接頭衰減與接頭的質(zhì)量有很大關(guān)系，一般為1dB/點。系統(tǒng)衰減余量一般不少于4dB。

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

光纜型號的識別方法

第一部分：分類的代號

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 通信用無金屬光纜

GR 通信用軟光纜 GM 通信用移動式光纜

　　注：第一部分與第二部分之間：加強件（加強芯）的代號
　　加強構(gòu)件指護套以內(nèi)或嵌入護套中用于增強光纜抗拉力的構(gòu)件：
　　無符號-金屬加強構(gòu)件；G-金屬重型加強構(gòu)件
　　F-非金屬加強構(gòu)件；H-非金屬重型加強構(gòu)件
　?。ɡ纾篏YTA：金屬加強芯；GYFTA：非金屬加強芯）

第二部分：纜芯和光纜內(nèi)填充結(jié)構(gòu)特征的代號

　　光纜的結(jié)構(gòu)特征應(yīng)表示出纜芯的主要類型和光纜的派生結(jié)構(gòu)，當光纜型式有幾個結(jié)構(gòu)特征需要注明時，可用組合代號表示。

第四部分：護套的代號

　鎧裝層代號
　

　　涂覆層代號

第六部分：光纜規(guī)格型號

A 多模光纖
B 單模光纖