光纖光纜標(biāo)準(zhǔn)的歸類和解析

文｜德特威勒電纜系統(tǒng)（上海）有限公司 向麗君

1966年光纖之父高錕提出光纖通信的概念，1977年世界第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)投入商用，1982年我國(guó)首個(gè)光纖通信實(shí)用工程——武漢“八二”工程順利實(shí)施，直到如今，“光纖到戶”讓光通信走入平常百姓家。短短幾十年，光通信讓世界發(fā)生了翻天覆地的變化。在這個(gè)過(guò)程中，光纖光纜是不折不扣的主角。從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化生產(chǎn)，各種理論概念，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)逐漸轉(zhuǎn)化為各種標(biāo)準(zhǔn)，為光纖光纜的規(guī)?；瘧?yīng)用提供了依據(jù)，也為光纖光纜的高質(zhì)量、高水平的生產(chǎn)提供了保障。但是，在光纖光纜的發(fā)展過(guò)程中，由于研究機(jī)構(gòu)不同、使用區(qū)域不同、應(yīng)用類別不同等因素，導(dǎo)致了各種標(biāo)準(zhǔn)共存，這些標(biāo)準(zhǔn)各有特點(diǎn)，且相互聯(lián)系。本文就目前中國(guó)光通信行業(yè)內(nèi)現(xiàn)行的光纖光纜的主流標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的歸類和解析。在提高自己對(duì)標(biāo)準(zhǔn)理解的同時(shí)，希望也能對(duì)關(guān)注這方面信息的同行有所幫助。

按照筆者的理解，目前中國(guó)光通信行業(yè)對(duì)于光纖光纜的標(biāo)準(zhǔn)主要分為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。其中國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要是國(guó)際電工委員會(huì)頒布的IEC系列標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際電信聯(lián)盟頒布的ITU系列標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要是中國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)共同頒布的GB系列標(biāo)準(zhǔn)及中國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部頒布的YD/T系列標(biāo)準(zhǔn)。

一根光纖本身就具有獨(dú)立的光信號(hào)傳輸?shù)墓δ埽簿褪钦f(shuō)，在理想環(huán)境下，只需要一根光纖，加上兩端的終端設(shè)備，就能構(gòu)成一個(gè)光通信系統(tǒng)。所以，光纖的材料和結(jié)構(gòu)決定了它的光學(xué)傳輸性能。但是，由于光纖的機(jī)械物理性能以及環(huán)境性能相對(duì)較差，就需要將光纖通過(guò)多道工序制作成光纜以增強(qiáng)在實(shí)際使用過(guò)程中光纖的機(jī)械物理性能及環(huán)境性能，在這個(gè)過(guò)程中，要把對(duì)光纖光學(xué)傳輸性能的影響降到最低。

首先來(lái)看光纖部分，常見的光纖國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有IEC 60793系列和ITU G65x系列，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為GB系列。其中ITU系列標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)包含光纖和光纜標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

表1

另外，在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域中，也會(huì)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其涉及到的光纖光纜要求。比較有代表性的如ISO 11801-2002，這是一個(gè)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)發(fā)布的綜合布線標(biāo)準(zhǔn)。

由于各種標(biāo)準(zhǔn)的形成體系不一樣，著重點(diǎn)也不一樣。對(duì)于同一類光纖產(chǎn)品，不同的標(biāo)準(zhǔn)有著不一樣的代號(hào)。就如同我們?cè)诟鞣N行業(yè)資訊中、廠家的產(chǎn)品資料里以及各種招標(biāo)文件里，常常會(huì)見到如G652D、OS2、B1.3等不同的光纖代號(hào)，而實(shí)際上這幾種代號(hào)指的是同一類光纖產(chǎn)品。我們可以通過(guò)表2來(lái)對(duì)比一下各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于目前常見光纖的定義。

表2 常見光纖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

大家都知道，從傳輸性能方面來(lái)講，單模傳輸系統(tǒng)要比多模傳輸系統(tǒng)好。但在目前的光通信系統(tǒng)中，考慮的不僅僅是性能，系統(tǒng)的成本也要考慮在內(nèi)。從成本方面來(lái)看，單模光纜相對(duì)于多模光纜價(jià)格較低，而對(duì)于光器件：如光源、光接收機(jī)、光連接器等，多模則要比單模便宜許多，因此，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域有不同的側(cè)重點(diǎn)。如在長(zhǎng)途干線系統(tǒng)中，光纖光纜的用量較大，且對(duì)傳輸性能的要求較高，所以多采用單模傳輸系統(tǒng)。而在靠近用戶終端部分，如大樓的綜合布線系統(tǒng)中，往往光器件的用量較大，且多模傳輸系統(tǒng)的傳輸性能也能滿足用戶需求，所以多采用單模傳輸系統(tǒng)。

從標(biāo)準(zhǔn)使用上來(lái)看，長(zhǎng)途干線系統(tǒng)多采用ITU/T G65x系列標(biāo)準(zhǔn)，綜合布線系統(tǒng)多采用ISO 11801-2002標(biāo)準(zhǔn)。因此我們分別通過(guò)這兩類標(biāo)準(zhǔn)來(lái)了解一下表1中各類單模及多模光纖的特點(diǎn)。

（1）G652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖

標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長(zhǎng)在1.3μm（1310nm）窗口的單模光纖，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU-T）把這種光纖定義為G652光纖。其特點(diǎn)是當(dāng)工作波長(zhǎng)在1.3μm（1310nm）時(shí)，光纖的色散很小，系統(tǒng)的傳輸距離只受光纖衰減所限制。但這種光纖在1.3μm（1310nm）波段的損耗較大，約為0.3dB/km～0.4dB/km；在1.55μm波段的損耗較小，約為0.2dB/km～0.25dB/km。色散在1.3μ m（1310nm）波段為3.5ps/nm·km，在1.5μ m波段較大，約為20ps/nm·km。這種光纖可支持在1.55μ m波段的2.5Gbps的干線系統(tǒng)中應(yīng)用，但由于該波段的色散較大，若傳輸10Gbps的信號(hào)，傳輸距離超過(guò)50km時(shí)，就要求使用價(jià)格較貴的色散補(bǔ)償模塊。

（2）G653色散位移光纖

針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)單模光纖衰減和零色散不在同一工作波長(zhǎng)上的特點(diǎn)，人們開發(fā)出了一種把零色散波長(zhǎng)從1.3μm移到1.55μ m的色散位移光纖（DSF），ITU把這種光纖定義為G653。

（3）G654衰減最小光纖

為了滿足海底光纜長(zhǎng)距離通信的需求，人們開發(fā)出了一種應(yīng)用于1.55μm波段的純石英芯單模光纖，它在該波段的衰減最小，僅為0.185dB/km。ITU將這種光纖定義為G654光纖。G654光纖在1.3μ m波段的色散為零，但在1.55μm波段色散較大，約為17ps/nm·km～20ps/nm·km。

（4）G655非零色散光纖

前面提到的色散位移光纖在1.55μm波段的色散為零，不利于多信道的WDM傳輸，用的信道數(shù)較多時(shí)，信道間的間距較小，這時(shí)就會(huì)發(fā)生四波混頻（FWM）導(dǎo)致信道間發(fā)生串?dāng)_。人們研究發(fā)現(xiàn)，如果光纖線路的色散為零，F(xiàn)WM的干擾就會(huì)十分嚴(yán)重；如果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而還會(huì)減小，于是誕生了一種新的光纖，即非零色散光纖，ITU將其定義為G655光纖。非零色散光纖實(shí)際是一種改進(jìn)的色散位移光纖，其零色散波長(zhǎng)不在1.55μm處，而是在1.525μ m或1.585μm處，因此非零色散光纖同時(shí)削減了色散效應(yīng)和四波混頻效應(yīng)，而標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散位移光纖只能克服這兩種缺陷中的一種，所以非零色散光纖綜合了標(biāo)準(zhǔn)光纖和色散位移光纖最好的傳輸特性，特別適合于高密度WDM系統(tǒng)的傳輸。

（5）G656非零色散光纖

G656光纖又稱為寬帶光傳輸用非零色散光纖，相當(dāng)于G655光纖的改進(jìn)型。它將非零色散的波段范圍由G655光纖的1.525μm或1.585μm擴(kuò)展到1.460～1.625范圍內(nèi)，這將大大提高WDM系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。G656光纖既可以顯著降低系統(tǒng)的色散補(bǔ)償成本，又可以進(jìn)一步發(fā)掘石英玻璃光纖潛在的巨大帶寬。G656光纖可保證通道間隔100GHz、40Gbps系統(tǒng)至少傳輸400km。

（6）G657彎曲不敏感光纖

由于光傳輸系統(tǒng)在接入網(wǎng)中的大量使用，安裝環(huán)境對(duì)光纖的彎曲性能提出了更高的要求，因此誕生了彎曲不敏感單模光纖，ITU將其定義為G657光纖。相對(duì)于普通單模光纖，它擁有更小的彎曲半徑和宏彎損耗。

對(duì)于多模光纖，由于目前在接入網(wǎng)部分使用較多，我們通過(guò)綜合布線標(biāo)準(zhǔn)ISO 11801-2002來(lái)詳細(xì)了解一下。

2002年9月，ISO/IEC 11801正式頒布了新的多模光纖標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)，將多模光纖重新分為OM1、OM2和OM3三類，其中OM1、OM2指目前傳統(tǒng)的50μ m 及62.5μ m多模光纖，OM3是指萬(wàn)兆多模光纖。2009年，又新增加了一種OM4萬(wàn)兆多模光纖。

這幾種多模光纖的區(qū)別如表3所示。

需要特別說(shuō)明的是，在ISO 11801-2002中，對(duì)于OM1、OM2只有帶寬的要求。但是在實(shí)際光纖選型及應(yīng)用中，已經(jīng)形成了一定的規(guī)律：即OM1代指?jìng)鹘y(tǒng)的62.5/125μ m光纖，OM2代指?jìng)鹘y(tǒng)的50/125μ m光纖，而萬(wàn)兆多模OM3、OM4均為新一代50/125μ m光纖。

由于光纜的主要是用來(lái)增強(qiáng)光纖的物理機(jī)械性能，所以相對(duì)于光纖來(lái)說(shuō)，光纜相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要簡(jiǎn)單一些，光纜相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

對(duì)于一份光纜標(biāo)準(zhǔn)，從內(nèi)容上一般分為兩個(gè)部分：一是針對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)中涉及的所有光纜的一些通用準(zhǔn)則以及測(cè)試方法，如IEC 60794-1、GB/T 7424.1、GB/T 7424.2等。另一部分是針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域或使用環(huán)境而制定的單獨(dú)規(guī)范，如IEC 60794-2、GB/T 13993.2、YD/T 1258.3等。

我們以光纜試驗(yàn)項(xiàng)目為切入點(diǎn)來(lái)了解一下各個(gè)光纜標(biāo)準(zhǔn)間的區(qū)別和聯(lián)系。如表5所示。

表3 多模光纖帶寬及傳輸距離對(duì)比

表4 光纜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的歸類

表5中為常見的通信光纜試驗(yàn)項(xiàng)目，不同類型的光纜在具體試驗(yàn)項(xiàng)目的選取上是不相同的。如室外光纜由于使用環(huán)境在室外，更注重光纜的抗拉、抗沖擊、抗壓扁、阻水等性能。而室內(nèi)光纜多注重光纜的卷繞、彎曲、阻燃等性能。所以，室外光纜往往沒有老化、燃燒等試驗(yàn)項(xiàng)目，室內(nèi)光纜一般也沒有阻水、低溫沖擊、低溫彎曲等試驗(yàn)項(xiàng)目。而且在拉伸、壓扁、沖擊等試驗(yàn)項(xiàng)目中，室內(nèi)光纜在具體參數(shù)的要求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室外光纜。室內(nèi)外通用光纜則是集中了室內(nèi)光纜和室外光纜各自的特點(diǎn)，既阻燃也阻水，在抗拉、抗沖擊、抗壓扁等方面也是綜合了室內(nèi)外不同應(yīng)用環(huán)境的需要，采用比較均衡的參數(shù)值。

表5 常見的光纜試驗(yàn)項(xiàng)目

表6

既然光纜有著不同的分類，那么我們?cè)鯓觼?lái)快速辨別一款光纜？這就涉及到了光纜的命名。對(duì)于光纜的命名，在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義。而在國(guó)內(nèi)，通常依照YD/T 908光纜型號(hào)命名方法標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義。如表6所示。

通過(guò)以上對(duì)于光纖光纜標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單解析，希望能讓剛接觸光纖光纜的技術(shù)人員以及銷售人員對(duì)光纖光纜有一個(gè)大致的了解，也歡迎同行對(duì)文章有誤的地方給予批評(píng)指正。