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淺談光纖的正確選擇和使用更新時(shí)間 2010-1-14 6:25:14 打印此文 點(diǎn)擊數(shù) 99 摘要:WDM (波分復(fù)用) 技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)用化階段，是傳輸干線進(jìn)行擴(kuò)容的有效手段。通過對(duì)G.652，G.653，G.655光纖的特性介紹和對(duì)復(fù)用技術(shù)的分析，提出了關(guān)于合理使用和正確選擇光纖的建議。本文根據(jù)最新光纖技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，著重討論在光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，必須考慮的最關(guān)鍵的光纖技術(shù)及選型問題。關(guān)鍵詞:光纖 時(shí)分復(fù)用 波分復(fù)用 選擇 1 光纖的種類 1.1 多模光纖 多模光纖是指可以傳輸多個(gè)光傳導(dǎo)模的光纖。在光纖通信初期，就是使用的就是多模光纖(G.651光纖)，其工作波長(zhǎng)在850nm或1300nm，衰減常數(shù)分別為4dB/km和3dB/km，色散系數(shù)分別為120ps/(nm.km)和6ps/(nm.km)。由于它的衰耗和色散大，故只能用于短距離通信。但它芯徑大，對(duì)于接頭和連接器的要求都不高，使用起來比單模光纖要方便，目前多用于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)內(nèi)。 1.2 單模光纖 單模光纖是指只傳輸一個(gè)光傳導(dǎo)模（基模）的光纖。其主要優(yōu)點(diǎn)是衰減較小，傳輸距離長(zhǎng)，傳輸容量大，在長(zhǎng)途骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)等場(chǎng)合均有廣泛應(yīng)用。單模光纖由于只能傳輸基模，它不存在模間時(shí)延差，具有比多模光纖大得多的帶寬，單模光纖的帶寬可達(dá)幾十GHz以上。所以單模光纖特別適合用于長(zhǎng)距離、大容量的通信系統(tǒng)。隨著光纖制造技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，單模光纖的種類也在發(fā)展。常用的單模光纖有以下幾種: 1.2.1 G.652光纖G.652光纖即常規(guī)光纖，它同時(shí)具有1310 nm 和1550nm兩個(gè)窗口。零色散點(diǎn)位于1310nm窗口，而最小衰減位于1550nm窗口。這兩個(gè)窗口的的典型值為:1310nm窗口的衰減為0.30.4dB/km，色散系數(shù)為03.5ps/(nm.km)，1550nm窗口的衰減為0.190.25 dB/km，色散系數(shù)為1520ps/(nm.km)。 1.2.2 G.653光纖 G.653光纖即色散位移光纖，又稱1550nm 窗口性能最佳光纖。人們通過設(shè)計(jì)光纖折射剖面，使零色散點(diǎn)移到1550nm窗口，從而與光纖的最小衰減窗口獲得匹配，使1550nm窗口同時(shí)具有最小色散和最小衰減。它在1550nm窗口的典型值為: 衰減系數(shù)為0.190.25dB/km，零色散點(diǎn)在15251575nm波長(zhǎng)區(qū)，且在此區(qū)間色散系數(shù)3.5ps/(nm.km)。這種光纖在1550nm窗口所具有的良好特性使之成為單波長(zhǎng)、大容量、超長(zhǎng)距離傳輸?shù)淖罴堰x擇。如果純粹沿著時(shí)分復(fù)用TDM方式進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容的話，可以直接開通20Gbit/s系統(tǒng)而不需要任何色散補(bǔ)償措施。G.653光纖的重要缺陷是四波混頻現(xiàn)象限制了波分復(fù)用(WDM)的使用。所謂四波混頻現(xiàn)象是由于光纖的非線性引起的，當(dāng)不同的波長(zhǎng)同時(shí)在一根光纖中傳輸時(shí)，由于相互作用，會(huì)產(chǎn)生新的和、差波分量。 1.2.3 G.655光纖 G.655光纖即非零色散位移光纖，它是為了解決G.653光纖中嚴(yán)重的四波混頻效應(yīng)，對(duì)G.653光纖的零色散點(diǎn)進(jìn)行了移動(dòng)，使15401565nm區(qū)間的色散系數(shù)保持在1.04.0 ps/(nm.km)，避開了零色散區(qū)，維持了一個(gè)起碼的色散值，從而可以比較方便地開通多波長(zhǎng)WDM系統(tǒng)。在G.655 光纖的特性中，除了對(duì)零色散點(diǎn)進(jìn)行搬移以外，其他各項(xiàng)特性與G.653 都相同。它在1550nm 窗口具有最小衰減系數(shù)和色散系數(shù)。雖然它的色散系數(shù)值稍大于G.653光纖，但相對(duì)于G.652光纖，已大大緩解了色散受限距離。它成功地解決了在1550nm波長(zhǎng)區(qū)G.652光纖的色散受限和G.653光纖難以進(jìn)行波分復(fù)用的缺點(diǎn)，同時(shí)具有這兩種光纖的優(yōu)點(diǎn)。它既可開通高速率的10Gbit/s、20Gbit/s的TDM系統(tǒng)，又可以進(jìn)行WDM方式的擴(kuò)容。 2 增加光纖傳輸容量的途徑 在理論上，增加光纖傳輸容量可有以下幾種方式: 空分復(fù)用(SDM)、電的時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、光的頻分復(fù)用(O FDM)、光的時(shí)分復(fù)用(O TDM)和光孤子技術(shù)(So liton)?；趯?shí)用性，只對(duì)TDM 和WDM 兩種擴(kuò)容方式作簡(jiǎn)要介紹。 2.1 時(shí)分復(fù)用技術(shù)(TDM) TDM技術(shù)是一種對(duì)信號(hào)進(jìn)行時(shí)分復(fù)用的技術(shù)，是一種傳統(tǒng)的擴(kuò)容方式。PDH的34，140，565Mbit/s以及SDH的155，622，2488，9952Mbit/s都是在電信號(hào)上進(jìn)行復(fù)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在215Gbit/s 以下，系統(tǒng)每升級(jí)一次每比特的傳輸價(jià)格可下降30%左右。正因?yàn)槿绱耍谶^去的升級(jí)中，人們首先采用的是TDM技術(shù)。隨著復(fù)用速率的提高，例如達(dá)到10Gbit/s時(shí)已接近硅和砷化技術(shù)的極限，沒有太多的潛力可挖，光纖色散的影響也更加嚴(yán)重， 要對(duì)光纖提出更高的要求。 2.2 波分復(fù)用技術(shù)(WDM ) 所謂波分復(fù)用技術(shù)就是為了充分利用單模光纖低損耗區(qū)所具有的巨大帶寬資源(約有25THz)，采用波分復(fù)用器(合波器) 在發(fā)送端將不同規(guī)定波長(zhǎng)的信號(hào)光載波合并起來并送入一根光纖進(jìn)行傳輸。在接收端再由一個(gè)波分復(fù)用器(分波器) 將這些不同波長(zhǎng)承載不同信號(hào)的光載波分開來。 波分復(fù)用技術(shù)的主要特點(diǎn)有:可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量比單波長(zhǎng)傳輸增加幾倍至幾十倍。使N 個(gè)波長(zhǎng)復(fù)用起來在單模光纖中傳輸，在大容量長(zhǎng)途傳輸時(shí)可以大量節(jié)約光纖。由于同一光纖中傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)彼此獨(dú)立，因而可以傳輸特性完全不同的信號(hào)，完成各種業(yè)務(wù)信號(hào)的綜合和分離，包括數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)，PDH信號(hào)和SDH信號(hào)的綜合與分離。波分復(fù)用通道對(duì)于數(shù)據(jù)格式是透明的，即與信號(hào)速率及電調(diào)制方式無關(guān)， 是網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和發(fā)展中的理想手段。利用WDM技術(shù)選路來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)交換和恢復(fù)，從而可能實(shí)現(xiàn)未來透明的、具有高度生存性的光網(wǎng)絡(luò)。 3 關(guān)于正確選擇光纖的建議 選擇光纖種類的必須考慮三個(gè)關(guān)鍵的參數(shù):最大無中繼傳輸距離 每個(gè)波長(zhǎng)的最大比特率 每根光纖的波長(zhǎng)數(shù)。當(dāng)然，以上參數(shù)都應(yīng)考慮光纖終期的要求，而不是初期的要求。根據(jù)以上參數(shù)，如果最大無中繼傳輸距離在50100km(取決于激光器的種類)，那么G.652常規(guī)光纖則因其價(jià)格低是較為合適的選擇。如果距離更長(zhǎng)，而且每個(gè)波長(zhǎng)的最大比特率小于10Gbit/s，那么還是應(yīng)該首選常規(guī)光纖.如果距離長(zhǎng)，但只需要單波長(zhǎng)高速率(10Gbit/s 以上)，則可選用G.653色散位移光纖。如果距離長(zhǎng)，而且需要多波長(zhǎng)承載10 Gbit/s 或更高速率，那么G.655非零色散位移光纖是最佳的選擇。 由此可以提出如下的光纖選擇原則:短距離的中繼光纜和接入網(wǎng)光纜因?yàn)榫嚯x短，采用較多纖芯所增加的投資不大，因此一般應(yīng)選擇G.652常規(guī)光纖。長(zhǎng)途光纜因?yàn)閭鬏斁嚯x長(zhǎng)，采用較多纖芯時(shí)投資增加多，所以必須采用高速率和多波長(zhǎng)的波分復(fù)用技術(shù)，應(yīng)優(yōu)先考慮采用G.655色散位移光纖。 據(jù)報(bào)道，近年來北美正在掀起新一輪的光纖敷設(shè)高潮，但在干線上已經(jīng)停止使用G.652光纖，而是全部采用G.655非零色散位移光纖。這一動(dòng)向值得引起重視。 無論是選用G.652光纖還是G.655光纖，除了對(duì)光纖的衰耗和色散等常規(guī)指標(biāo)提出