1、光纖通信容量
世界光纖通信的容量不斷擴(kuò)大。商用電時(shí)分復(fù)用TDM系統(tǒng)的速率已達(dá)10Gb/s;而TDM 40Gb/s系統(tǒng)已進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用,估計(jì)近兩年可有商品供應(yīng)。由于受電子器件速率極限的限制,TDM速率的進(jìn)一步再提高將是十分困難的。而波分復(fù)用WDM技術(shù)的不斷發(fā)展,使其成為網(wǎng)絡(luò)升級(jí)、增加容量的最佳選擇方案。WDM試驗(yàn)系統(tǒng)容量最高記錄一年來每隔幾個(gè)月就被刷新一次。2000年3月,OFC2000會(huì)議上,美國朗訊發(fā)布3.28Tb/s————WDM試驗(yàn)系統(tǒng),該系統(tǒng)速率3.28Tb/s=82×40Gb/s(C波段40波分復(fù)用,L波段42波分復(fù)用),信道間隔100GHz,傳輸距離300k m(真波光纖),中間兩級(jí)放大。2000年9月,德國西門子OPTISPHER網(wǎng)絡(luò)公司又公布7.04Tb/s————WDM系統(tǒng),該系統(tǒng)傳輸速率7.04Tb/s=176×40Gb/s,傳輸距離50k m。2001年初阿爾卡特發(fā)布10.24Tb/s————WDM系統(tǒng),該系統(tǒng)速率10.24Tb/s=256×40Gb/s(C、L兩波段),傳輸距離100k m(特銳光纖),采用了分布拉曼放大和殘余邊帶技術(shù)及極化復(fù)用,使頻帶利用率達(dá)1.28bi t/s/Hz。2001年3月,OFC2001年會(huì)上,日本NEC公司又發(fā)布了當(dāng)前世界上最高記錄,該系統(tǒng)速率為10.92Tb/s=273×40Gb/s(采用S、C、L三個(gè)波段),傳輸距離117k m(純硅芯大有效面積光纖PSCF兩段),采用了分布拉曼放大與集中光纖放大以及極化復(fù)用,頻帶利用率0.8bi t/s/Hz。
現(xiàn)在商用最高容量光纖傳輸系統(tǒng)為1.6Tb/s系統(tǒng),朗訊和北電網(wǎng)絡(luò)兩公司提供的該類產(chǎn)品都采用160×10Gb/s方案結(jié)構(gòu)。容量3.2Tb/s實(shí)用化系統(tǒng)的開發(fā)已具備條件。
2、光纖技術(shù)進(jìn)展
為了適應(yīng)光纖通信的不斷發(fā)展,近年來光纖技術(shù)也有了長(zhǎng)足進(jìn)展。
2.1 為了減小接續(xù)衰耗,各種光纖的模場(chǎng)直徑、包層直徑、芯包同心度誤差、宏彎損耗等技術(shù)指標(biāo)都比過去更嚴(yán)格了,標(biāo)志著預(yù)制棒和拉絲技術(shù)水平都有很大提高。
2.2 光纖的抗拉強(qiáng)度也大為提高,篩選應(yīng)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(wǎng)中用的光纖可多次接頭而不易斷了。
2.3 G.652光纖,除了適用于傳輸速率最高為2.5Gb/s的G.652.A外又多了兩種性能更高的G.652.B和G. 652.C光纖,PMD值達(dá)到一定要求,因此傳輸速率可達(dá)到10Gb/s,該類光纖在1550n m波長(zhǎng)區(qū)要傳輸高速率需要加色散補(bǔ)償光纖(DCF)進(jìn)行色散調(diào)節(jié)。G.652光纖近年來最大進(jìn)步是去掉1383n m處水峰而把應(yīng)用波長(zhǎng)擴(kuò)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;康寧公司于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(shí),江蘇亨通集團(tuán)發(fā)現(xiàn)該光纖在1310n m、1550n m,衰減值比常規(guī)G.652.A要低,在1385n m附近,衰減為0.26~0.29dB/k m,色散為5.76~6.63 p s/n m·k m,性能優(yōu)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(tuán)首次用康寧LS型G.655光纖做成光纜,用于貴州廣電工程。2000年以來,我國一級(jí)干線開始大量使用。鑒于各公司生產(chǎn)G.655差異較大,2000年10月世界電信標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)又進(jìn)一步規(guī)范了該類光纖的標(biāo)準(zhǔn)。新標(biāo)準(zhǔn)把G.655光纖分為兩類:G.655.A和G.655.B。G.655.A光纖用于G.651規(guī)定的帶光放大器的波分復(fù)用系統(tǒng)。國際標(biāo)準(zhǔn)會(huì)議趨向于把≥200GHz劃作為粗波分復(fù)用范圍。由于此類光纖對(duì)PMD不做要求,在較長(zhǎng)的傳輸距離和較高比特率時(shí),系統(tǒng)性能可能會(huì)有所降低。G. 655.A類光纖只能用在C波段且色散值范圍為0.1~6.0 p s/n m·k m(色散值下端偏小)。G.655.B類光纖適用于速率高到10Gb/s(STM—64)、波道間隔≤100GHz的G.692帶光放大的密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)。此種光纖可用于C、L兩波段。C波段色散值范圍為1.0~10 p s/n m·k m,L波段色散待定(康寧LEAF為4.5~11.2;朗訊真波為4.0~8.6)。此種光纖為了滿足密集波分復(fù)用,對(duì)鏈路PDM提出了要求?,F(xiàn)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、住友、阿爾卡特、比瑞利、長(zhǎng)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(diǎn)是大有效面積,后者特點(diǎn)是低色散斜率。兩者都得到大規(guī)模成功應(yīng)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(zhǎng)λo在1420n m附近,S、C、L三波段都可用,有效面積為63μm2,色散斜率為0.052 p s/n m2·k m。住友公司純導(dǎo)P—65也有類似特點(diǎn)。這兩種光纖有效面積是LEAF和真波RS的折衷,色散斜率較?。ń咏谡娌≧S的≤0.05),可說是當(dāng)今G.655.B類光纖的又一杰出代表。
我國光纖通信的發(fā)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(chǎn)設(shè)備長(zhǎng)途直埋光纜蘭州至武威工程(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(zhǎng)度達(dá)125萬公里(其中長(zhǎng)途干線光纜28.6萬公里,中國電信23萬公里、中國聯(lián)通5.6萬公里),通達(dá)250多個(gè)地市,總用光纖約3000萬公里。上述線路基本上是G. 652單模光纖(只有京九光纜放了六根G.653光纖),且1995年前只開通1310n m窗口,1995年后才開通1550n m窗口。傳輸速率九十年代末期才開始從622Mb/s提升到2.5Gb/s。這兩年新建線路用到10Gb/s,波分復(fù)用最高達(dá)32,總傳輸容量達(dá)320Gb/s(32×10Gb/s)。1999年開始較多使用G.655光纖。
光纖通信的大發(fā)展促進(jìn)了我國通信事業(yè)大發(fā)展。去年年底電話用戶達(dá)2.3億戶(其中固定1.45億戶,移動(dòng)0.85億戶),電話普及率達(dá)20.1%;互聯(lián)網(wǎng)用戶2250萬戶,聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)890萬臺(tái)。今年5月底,電話用戶又增至2.7億戶(其中固定1.6億戶,移動(dòng)1.1億戶);聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)已超1000萬臺(tái)。
電信運(yùn)營形成競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
我國電信體制的改革,形成了中國電信、中國聯(lián)通、中國移動(dòng)、中國廣電、中國網(wǎng)通及中國鐵通、吉通、電力等多家運(yùn)營商激烈競(jìng)爭(zhēng)的局面。大家都在加快光纖網(wǎng)的建設(shè),光纖光纜需求量猛增。中國電信一級(jí)干線擴(kuò)容,同時(shí)大力發(fā)展城域網(wǎng)和接入網(wǎng),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(huì)用到G.655光纖。中國聯(lián)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(huì)用到G.652光纖,約19.6%會(huì)用到G.655光纖。中國移動(dòng)干線與接入網(wǎng)同步建設(shè),成為光纜需求新的主力軍,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(xù)發(fā)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(huì)占到10.5%。中國網(wǎng)通發(fā)揮后起優(yōu)勢(shì),競(jìng)爭(zhēng)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%。
光纜制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈
1992年之前,我國只有侯馬、西古、成都、長(zhǎng)飛、武郵、上海華新等六家上規(guī)模的光纜廠。現(xiàn)在全國光纜廠約有300多家,光纜生產(chǎn)能力供大于求。經(jīng)多年競(jìng)爭(zhēng),按生產(chǎn)規(guī)模、綜合實(shí)力、發(fā)展?jié)摿θ矫鎭砜?,我國已形成了一批大型骨干光纜企業(yè):武漢長(zhǎng)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(fā)、侯馬普天、山東宏安。今年年底,我國就要加入WTO,上述企業(yè)可謂我們參與世界競(jìng)爭(zhēng)的國家主力隊(duì)。#p#分頁標(biāo)題#e#
隨著電纜市場(chǎng)需求呈明顯下降趨勢(shì),不少電纜廠不是轉(zhuǎn)向5號(hào)、6號(hào)電纜的生產(chǎn),就是轉(zhuǎn)向光纜生產(chǎn),所以光纜廠數(shù)量還會(huì)增多。但總體上看,我國通信光纜通信市場(chǎng)已基本進(jìn)入規(guī)?;?jìng)爭(zhēng)階段,隨著市場(chǎng)逐步規(guī)范,一些規(guī)模小、實(shí)力差的企業(yè)和生存空間將越來越小。
光纖制造業(yè)尚需發(fā)展
我國光纖制造業(yè)發(fā)展二十多年,仍十分薄弱,到現(xiàn)在光纖還主要靠進(jìn)口。尤其是去年二季度到今年二季度,光纜行業(yè)都在苦于找光纖。光通信需求這么大,沒有上規(guī)模的民族產(chǎn)業(yè),只能讓世界光纖市場(chǎng)風(fēng)浪無情地沖擊、拍打。
近幾年,上海朗訊、武漢長(zhǎng)飛兩家光纖廠在生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量上成為國內(nèi)兩強(qiáng),滿足了國內(nèi)部分需求。南京華新藤倉、杭州富通、深圳特發(fā)可能成為我國較有規(guī)模的光纖新秀。除長(zhǎng)飛能生產(chǎn)些預(yù)制棒外,我國光纖廠都在買棒拉絲,這更是我國光纖產(chǎn)業(yè)受制于國外的薄弱之處。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于今年6月29日用MCVD—I—OVD工藝制造的預(yù)制棒和光纖產(chǎn)品通過鑒定。我們國家還應(yīng)有幾個(gè)上規(guī)模的光纖預(yù)制棒生產(chǎn)廠。韓國預(yù)制棒生產(chǎn)能力年產(chǎn)達(dá)2000萬公里纖,日本年產(chǎn)約5000萬公里纖。而中國長(zhǎng)飛加江陰法爾勝還不到650萬公里纖。中國也應(yīng)能生產(chǎn)出各種優(yōu)異的G.655、G.652C及其他新品種光纖。
中國光纖通信仍會(huì)持續(xù)發(fā)展
我國電話總戶數(shù)到去年5月底為2.7億戶,其中固定1.6億戶,移動(dòng)1.1億戶。而一般情況下是有固定電話的人再買手機(jī),所以移動(dòng)的1.1億戶與固定的1.6億戶基本是重合的。用2.7億戶算每百戶電話擁有率為23.7%,用1.6億戶算電話普及率只是14%。這就是說我國有86%的人沒電話。我國城鄉(xiāng)差別大,地區(qū)差別更大。華東與華南富,其它地區(qū)窮。華東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(nóng)村及中西部主要任務(wù)還是通電話,一些大城市和兩個(gè)三角地帶才急需上寬帶接入。所以我國還要作長(zhǎng)期努力才可解決大部分人的通電話問題和逐步富裕起來地區(qū)的寬帶接入問題。這就規(guī)定了我國光纖通信市場(chǎng)的持續(xù)多年發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì),1999年我國總敷設(shè)光纜約660萬芯公里,2000年總敷設(shè)光纜約720萬芯公里,2001年光纜總需求為1000萬芯公里,2002年達(dá)1150萬芯公里,2005年可能達(dá)到1600萬芯公里。
KMI預(yù)測(cè),2001年————2004年光纖需求增長(zhǎng)量為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(zhǎng)途干線工程、我國大部分城市的城域網(wǎng)建設(shè)、建設(shè)網(wǎng)的絕大部分(直至引入到樓內(nèi)的光纜)都可繼續(xù)采用G.652.A和G.652.B類光纖,估計(jì)此類光纖占總光纖用量在數(shù)年之內(nèi)都會(huì)維持在68%左右。
2、G.655.B光纖
在東部地區(qū)以及連接西安、成都等西部樞紐城市的長(zhǎng)途光纜可用G.655.B類光纖,估計(jì)這部分光纖可占到總量的20%左右。
3、城域網(wǎng)用光纖
城域網(wǎng)一般要用4—16信道的粗波分復(fù)用系統(tǒng)。G.652.C和G.655光纖可用于建大城市的城域網(wǎng)的骨干光纜。這兩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(gè)波段之內(nèi)都可傳輸光信號(hào)。在0帶(1260nm~1360nm)可開WDM模擬視頻;在E帶(1360—1460nm)可開DWDM(波長(zhǎng)間隔0.8nm,120個(gè)信道);在S、C、L帶(1460nm~1625nm)可開2.5G/s、DWDM傳輸系統(tǒng)。
G.652.A可建10Gb/s速率的粗波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)。
去年康寧推出適用于城域網(wǎng)建設(shè)的Corning Metrocore光纖,阿爾卡特推出了Teralight Metro光纖?! orning Metrocore是一種G.655光纖;其零色散波長(zhǎng)在1640nm附近,在1530nm~1605色散為—10.0~1.0ps/nm·km;其模場(chǎng)直徑在1550nm處為8.1±0.5μm。該光纖適應(yīng)了城域網(wǎng)和中距離傳輸網(wǎng)的高容量、低成本的要求??稍贓DFA帶寬內(nèi)開高速率(10Gb/s)波分復(fù)用系統(tǒng)。
Teralight Metro光纖也是一種G.655光纖;其零色散波長(zhǎng)在1420nm附近,其色散在S波段為1.5~6.0ps/nm·km,C波段為8ps/nm·km左右,L波段上限(1625nm)為12.4ps/nm·km,其色散斜率較小(為0.058ps/nm2·km);其有效面積為63μm2,模場(chǎng)直徑約為9.0μm;其λcc≤1260nm,在1310nm可用(衰減≤0.480dB/km,色散接近—8ps/nm·km)。可見此種光纖可用于O、S、C、L等四個(gè)波段。
4、多模光纖
國際上數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng)(LAN)大量用到多模光纖,它正逐步取代銅纜。我國隨著接入網(wǎng)向用戶側(cè)的推進(jìn),接入網(wǎng)的引入光纜和室內(nèi)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2.4~3.5dB/km,最小帶寬為200~800MHz·km;在1300nm,最大衰減為0.75~1.5dB/km,最小帶寬為200~1200MHz·km。Alb類光纖在850nm,最大衰減2.8~3.5dB/km,最小帶寬為100~800MHz·km;在1300nm,最大衰減為0.7~1.5dB/km,最小帶寬為200~1000MHz·km。
現(xiàn)在數(shù)據(jù)通信局域網(wǎng)采用了CWDM(粗波分復(fù)用技術(shù),一般4~16信道),為網(wǎng)絡(luò)從1Gb/s向10Gb/s以上升級(jí)提供了確定的技術(shù)路線。為了適應(yīng)LAN向Gb/s以上升級(jí),各廠商正在極力提高Ala類光纖850nm的帶寬。在鏈路中應(yīng)用低價(jià)的850nm波長(zhǎng)垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)和兩級(jí)編碼技術(shù)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(wǎng)單通道傳300m。隨著用CWDM和VCSEL這種新趨勢(shì),估計(jì)今后Ala類光纖應(yīng)用量會(huì)超過Alb類光纖,以便接受較多的光源信號(hào)?,F(xiàn)在為提高速率到1Gb/s甚至10Gb/s,改用LD作光源,所以又轉(zhuǎn)到數(shù)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A4光纖,可用于FTTD,即光纖到辦公桌。日本ASAHI GLASS公司使慶應(yīng)大學(xué)GI—POF技術(shù)商品化,采用全氟化聚合物CYTOP制造GI光纖,其衰減可達(dá)1.5~2.5dB/100m,傳輸速率可達(dá)3Gb/s,帶寬>200MHz·km。該光纖在700~1300nm寬帶圍內(nèi)表現(xiàn)出低衰減。此種塑料光纖可用于短距離光通信和室內(nèi)傳輸線(含家庭用和辦公自動(dòng)化)。預(yù)計(jì),在解決全光纖化通信的最后一段(100m或300m),可能就是這類GI—POF光纖了。朗訊也進(jìn)軍GI—POF,以日本旭硝子公司的氟樹脂(CYTOP)光纖為基礎(chǔ)在850nm~1300nm傳高速數(shù)據(jù)100m。KMI研究報(bào)告指出,POF是一個(gè)有增長(zhǎng)潛力的領(lǐng)域。
光纜需求熱點(diǎn)與 技術(shù)、品種的發(fā)展
我國光纜建設(shè)中各大運(yùn)營商除再建少量高速波分復(fù)用干線外主要將建設(shè)城域網(wǎng)、接入網(wǎng)、用戶駐地網(wǎng)。隨著這種建設(shè)趨勢(shì)的變化,光纜的技術(shù)品種將向著應(yīng)用細(xì)分化(接入網(wǎng)中饋線纜、配線光纜、光電綜合引入光纜、室內(nèi)軟光纜;電力系統(tǒng)用OPGW和ADSS光纜;淺海光纜)方向發(fā)展。
接入網(wǎng)的饋線光纜要用芯數(shù)密集化的光纖帶光纜,目前用得最多是144芯、288芯,以后會(huì)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288芯、216芯,最大芯數(shù)648芯。
隨著接入網(wǎng)向用戶側(cè)發(fā)展,引入光纜需求越來越大。從分配點(diǎn)到用戶之間的引入線光纜一般長(zhǎng)數(shù)十米到幾百米,芯數(shù)2~24芯。根據(jù)需要有不同結(jié)構(gòu),可用光纖帶式、松結(jié)構(gòu)式、光電復(fù)合纜。我公司為南京電信局建南京城域網(wǎng)研制開發(fā)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(hào)線于一體。Ⅰ型纜4纖、4輸電線、4對(duì)信號(hào)線,可傳輸距離500m;Ⅱ型纜24纖、4輸電線、24線信號(hào)線,可傳輸300m;Ⅲ型纜同Ⅰ型,但傳輸距離中達(dá)1000m。我公司該綜合引入纜企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去年6月經(jīng)江蘇省郵電標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)評(píng)審,由江蘇省質(zhì)量監(jiān)督局標(biāo)準(zhǔn)備案注冊(cè)。該產(chǎn)品去年7月通過省級(jí)鑒定。該產(chǎn)品在南京電信局使用,反映良好,信息產(chǎn)業(yè)部及皖、浙、贛等省開始推廣。#p#分頁標(biāo)題#e#
室內(nèi)軟光纜用于傳輸設(shè)備、交換設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備及其它用戶終端作光傳輸線。結(jié)構(gòu)一般為緊結(jié)構(gòu)單芯纜、雙芯纜、4芯和6芯層絞纜、光纖帶(4、6、8、12)纜。我公司已研制、生產(chǎn)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制定相關(guān)ADSS和OPGW技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。問題是兩個(gè)系統(tǒng)要協(xié)調(diào)通氣,應(yīng)搞出一個(gè)統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)。我公司1999年開發(fā)制造并大量供應(yīng)了ADSS光纜,2000年也開發(fā)并供應(yīng)了OPGW光纜。
纜芯干式化也是一種新發(fā)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(shí)油膏難處理之苦,更從根本上杜絕了因油膏質(zhì)量不好引起析氫之隱患。這種半干式光纜可用于非長(zhǎng)途干線的大部分場(chǎng)合,尤其是適用于室內(nèi)/室外兩用光纜。
光纜結(jié)構(gòu)小型化也是一種變化趨勢(shì)。ADSS纜及其它架空光纜,為了減少風(fēng)和冰雪影響,應(yīng)盡量減少光纜截面積,城市管道因空間有限也要求減少纜徑。在這些場(chǎng)合要盡量減少纜徑,但是要保證溫度特性、機(jī)械特性符合要求。
總之,隨著光通信向前發(fā)展、光纜需求新熱點(diǎn)的形成,光纜將向著品種多樣化、應(yīng)用細(xì)分化、芯數(shù)密集化、纜芯干式化、結(jié)構(gòu)小型化方向發(fā)展。
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