1 光纤技术发展的特点

1.1网络的发展对光纤提出新的要求

下一代网络（NGN）引发了许多的观点和争论。有的专家预言，不管下一代网络如何发展，一定将要达到三个世界，即服务层面上的IP世界、传送层面上的光的世界和接入层面上的无线世界。下一代传送网要求更高的速率、更大的容量，这非光纤网莫属，但高速骨干传输的发展也对光纤提出了新的要求。

（1）扩大单一波长的传输容量

目前，单一波长的传输容量已达到40 Gbit/s，并已开始进行160 Gbit/s的研究。40Gbit/s以上传输对光纤的PMD将提出一定的要求，2002年的ITU-T SG15会议上，美国已提出对40Gbit/s系统引入一个新的光纤类别（G.655.C）的提议，并建议对其PMD传输中的一些问题进行深入探讨，也许不久的将来就会出现一种专门的40Gbit/s光纤类型。

（2）实现超长距离传输

无中继传输是骨干传输网的理想，目前有的公司已能够采用色散齐理技术，实现2000～5000km的无电中继传输。有的公司正进一步改善光纤指标，采用拉曼光放大技术，可以更大地延长光传输的距离。

（3）适应DWDM技术的运用

目前32×2.5Gbit/s DWDM系统已经运用，64×2.5Gbit/s及32×10Gbit/s系统已在开发并取得很好的进展。DWDM系统的大量使用，对光纤的非线性指标提出了更高的要求。ITU-T对光纤的非线性属性及测试方法的标准（G.650.2）最近也已完成，当光纤的非线性测试指标明确之后，对光纤的有效面积将会提出相应指标，特别是对G.655光纤的非线性特性会有进一步改善的要求。

1.2 光纤标准的细分促进了光纤的准确应用

2000年世界电信标准大会批准将原G.652光纤重新分为G.652.A、G.652.8和G.652.C 3类光纤；将G.655光纤重新分为G.655.A和G.655.B两类光纤。这种光纤标准的细分促进了光纤的准确使用，细化标准的同时也提高了一些光纤的指标要求（如有些光纤几何参数的容差变小），明确了对不同的网络层次和不同的传输系统中使用的光纤的不同指标要求（如PMD值的规定），并提出了一些新的指标概念（如“色散纵向均匀性”等），对合理使用光纤取得了很好的作用。所有这些建议的修改、子建议的出现及新子建议的起草，都意味着光纤分类及指标、测试方法有某些改进，或有重要的提升；都标志着要求光纤质量的提高或运用方向上的调整，是值得注意的光纤技术新动向。

1.3 新型光纤在不断出现

为了适应市场的需要，光纤的技术指标在不断改进，各种新型光纤在不断涌现，同时各大公司正加紧开发新品种。

（1）用于长途通信的新型大容量长距离光纤

主要是一些大有效面积、低色散维护的新型G.655光纤，其PMD值极低，可以使现有传输系统的容量方便地升级至10～40Gbit/s，并便于在光纤上采用分布式拉曼效应放大，使光信号的传输距离大大延长。如康宁公司推出的Pure Mode PM系列新型光纤利用了偏振传输和复合包层，用于10 Gbit/s以上的DWDM系统中，据称很适合于拉曼放大器的开发与应用。Alcatel cable推出的Teralight Ultra光纤，据介绍已有传输100km长度以上单信道40Gbit／s、总容量10.2 Tbit／s的记录。还有一些公司开发负色散大有效面积的光纤，提高了非线性指标的要求，并简化了色散补偿的方案，在长距离无再生的传输中表现出很好的性能，在海底光缆的长距离通信中效果也很好。

（2）用于城域网通信的新型低水峰光纤

城域网设计中需要考虑简化设备和降低成本，还需要考虑非波分复用技术（CWDM）应用的可能性。低水峰光纤在1360～1460nm的延伸波段使带宽被大大扩展，使CWDM系统被极大地优化，增大了传输信道、增长了传输距离。一些城域网的设计可能不仅要求光纤的水峰低，还要求光纤具有负色散值，一方面可以抵消光源光器件的正色散，另一方面可以组合运用这种负色散光纤与G.652光纤或G.655标准光纤，利用它来做色散补偿，从而避免复杂的色散补偿设计，节约成本。如果将来在城域网光纤中采用拉曼放大技术，这种网络也将具有明显的优势。但是毕竟城域网的规范还不是很成熟，所以城域网光纤的规格将会随着城域网模式的变化而不断变化。

（3）用于局域网的新型多模光纤

由于局域网和用户驻地网的高速发展，大量的综合布线系统也采用了多模光纤来代替数字电缆，因此多模光纤的市场份额会逐渐加大。之所以选用多模光纤，是因为局域网传输距离较短，虽然多模光纤比单模光纤价格贵50％～100％，但是它所配套的光器件可选用发光二极管，价格则比激光管便宜很多，而且多模光纤有较大的芯径与数值孔径，容易连接与耦合，相应的连接器、耦合器等元器件价格也低得多。ITU-T至今未接受62.5/125μm型多模光纤标准，但由于局域网发展的需要，它仍然得到了广泛使用。而ITU-T推荐的G.651光纤，即50/125μm的标准型多模光纤，其芯径较小、耦合与连接相应困难一些，虽然在部分欧洲国家和日本有一些应用，但在北美及欧洲大多数国家很少采用。针对这些问题，目前有的公司已进行了改进，研制出新型的5O/125μm光纤渐变型（G1）光纤，区别于传统的50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布，它将带宽的正态分布进行了调整，以配合850nm和1300nm两个窗口的运用，这种改进可能会为50/125pm光纤在局域网运用找到新的市场。

（4）前途未卜的空芯光纤

据报道，美国一些公司及大学研究所正在开发一种新的空芯光纤，即光是在光纤的空气够传输。从理论上讲，这种光纤没有纤芯，减小了衰耗，增长了通信距离，防止了色散导致的干扰现象，可以支持更多的波段，并且它允许较强的光功率注入，预计其通信能力可达到目前光纤的100倍。欧洲和日本的一些业界人士也十分关注这一技术的发展，越来越多的研究证明空芯光纤似有可能。如果真能实用，就能解决现有光纤系统长距离传输的问题，并大大降低光通信的成本。但是，这种光纤使用起来还会遇到许多棘手的问题，比如光纤的稳定性、侧压性能及弯曲损耗的增大等。因此，对于这种光纤的现场使用还需做进一步的探讨。

2 光缆技术的发展特点

2.1 光网络的发展使得光缆的新结构不断涌现

光缆的结构总是随着光网络的发展、使用环境的要求而发展的。新一代的全光网络要求光缆提供更宽的带宽、容纳更多的波长、传送更高的速率、便于安装维护、使用寿命更长等。近年来，光缆结构的发展可归纳为以下一些特点。

（1）光缆结构根据使用的网络环境有了明确的光纤类型的选择，如干线网光纤、城域网光纤、接入网光纤、局域网光纤等，这决定了大范围内光缆光纤传输特性的要求，具体运用的条件还有可依据的细分的标准及指标；

（2）光缆结构除考虑光缆使用环境条件以外，越来越多的与其施工方法、维护方法有关，必须统一考虑，配套设计；

（3）光缆新材料的出现，促进了光缆结构的改进，如干式阻水料、纳米材料、阻燃材料等的采用，使光缆性能有明显改进。

不同的场合和不同的要求造成了光缆的多结构的发展趋势，新的光缆结构以及在现有结构上不断改进的各种结构也在不断涌现，出现了如下一些类型。

“干缆芯”式光缆：所谓“干缆芯”即区别于常用的填充管型的光缆缆芯。这种缆的阻水功能主要靠阻水带、阻水纱和涂层组合来完成，其防水性能、渗水性能都与传统的光缆相同，但它具有生产、运输、施工和维护上的一些优点。首先是方便，因为阻水材料不含粘性脂类，操作使用比较方便安全；其次，干式光缆重量轻、易接续、易搬运，设备投资小、成本低，生产使用中也显得干净卫生，在长期使用中还可减少缆芯中各种元件之间的相对移动。特别是在接入网室内缆和用户缆中，好处更加明显。

生态光缆：一些公司从环境保护及阻燃性能的要求出发，开发了生态光缆，应用于室内、楼房及家庭。现有光缆中使用的一些材料已不符合环保的要求，如PVC燃烧时会放出有毒性气体，光缆稳定剂中有时含铅，都是对人体及环境有害的。2001年ITU-T已通过了一项L45建议——“使电信网外部设备对环境的影响最小化”建议，通过对光缆、电缆光器件及电杆等基于寿命周期怦估（Life CycleAnalysis，LCA）的方法来确定产品对环境的影响。由于环境因素正日益受到重视，对通信外部设备，特别是光缆产品规定这样的指标已提到日程上来，如果不在材料和工艺上下功夫就难以达到环保的要求。因此已有不少公司针对此类问题开发了一些新材料，如对室内用缆，开发了含有阻燃添加剂的聚酞胺化合物，以及无卤性阻燃塑料等。

海底光缆：海底光缆近年来有根快的发展，它要求长距离、低衰减的传输，而且要适应海底的环境，对抗水压、抗气损、抗拉伸、抗冲击的要求都特别严格。

浅水光缆（Marinized Terrestrail Cable，MTC）：浅水光缆是区别于海底光缆而提出来的另一类结构的水下光缆，适合于在海岸边上、浅水中安装，无需中继、通信距离比较短的水下（如岛屿间、沿海岸边上的城市）敷设使用。这种光缆区别于海底光缆的环境，需要的光纤数不多（中等），但要求结构简单、成本较低，易于安装和运输，便于修复和维护。ITU-T在2001年提出了ITU-T G.972定义下的浅水光缆建议，为建设类似的水下光缆提供了一组规范，随后也有可能形成相应的国际标准。

微型光缆：为了配合气压安装（或水压安装）施工系统的运用，各种微型的光缆结构已在设计和使用中。对于气压安装的微型光缆，要求光缆与管道之间有一定的系数，光缆重量要准确，具有一定的硬度等。这种微型光缆和自动安装的方式是未来接入网，特别是用户驻地网络中综合布线系统很有潜力的一种方式，如在智能建筑中运用的智能管道中就非常适合这种安装。

采用了纳米材料的光缆：近来，一些厂商已开发出纳米光纤涂料、纳米光纤油膏、纳米护套用聚乙烯（PE）及光纤护套管用纳米PBT等材料。采用纳米材料的光缆，利用了纳米材料所具有的许多优异性能，对光缆的抗机械冲击性能、阻水、阻气性都有一定的改善，并可延长光缆的使用寿命。目前此类材料尚处于试用阶段。

全介质自承式光缆（ADSS）：全介质光缆对防止电磁影响及防雷电都有优良的特性，而且重量轻、外径小，架空使用非常方便，在电力通信网中已得到大量的应用。预计2000～2005年，每年电力部门对ADSS光缆需求约15000km。ADSS同时也是电信部门在对抗电磁干扰及雷暴日高的敷设环境中一种很好的光缆类型的选择。在今后一段时间内，如何在满足要求的前提下，尽量减小ADSS光缆的外径，减轻光缆的重量，提高其耐电压性能是ADSS光缆研究改进的课题。

架空地线光缆（OPGW）：OPGW已出现了很长一段时间，近年来一直在改进和提高之中。OPGW的光纤单元中采用PBT，于套管外面再加上一层不锈钢管，有的还在塑料套管与不锈钢管之间加上一层热塑胶，不锈钢管用激光焊接长度可达数十公里，光纤在这样的多层保护管中得到了充分的机械保护。预计从现在到2005年，OPGW光缆的需求将会逐年上升，每年增加约2500km，到2005年预计可达到20000km。当然对OPGW光纤的防雷问题一直是业界十分关注的问题，也应配合具体环境和使用条件加以考虑，使之得到充分保护。

2.2 光缆的自动维护、适时监测系统已逐渐完善

光缆的维护对于保证网络的可靠性是十分重要。在已开通的光网络中，光缆的维护和监测应该是在不中断通信的前提下进行的，一般通过监测空闲光纤（暗光纤）的方式来检测在用光纤的状态，更有效的方式是直接监测正在通信的光纤。虽然ITU-T长时间收集和讨论了国际上的最新资料，于1996年发布了L.25光缆网络维护的建议书，对光缆的预防性维护和故障后维护规定了详细的维护范围和功能，但已经不能满足当前的需要，目前最新的建议是2001年12月IUT-T SG16会议通过的“光缆网络的维护监测系统”（L.40建议）。为了进一步缩短检测及修复时间，美国朗讯公司曾提出了新一代光纤测试及监控系统，能在1s内发出故障告警，3min内找到故障点，且工作人员可以遥控操作，据称该系统还将开发有故障预测及对断纤（缆）的快速反应能力。日本、意大利等国电信企业也提出了一些系统方案。

日本NTT方案：在局内运用光纤选择器与系统的测试设备和传输设备相连形成了一种可对光纤状况进行实时监测的系统，保证有用信号在通过光纤选择器测试证明良好的光纤上传输，对有故障的光纤可以预选监测出来及时传送到维护中心进行适当处理，避免不良状况进入有用的光传输信道，从而起到在运行中对整个光通信系统的支撑作用；在局外通过水敏传感器装置可监测外部设备光缆线路接头盒浸水的位置，水敏传感器安装在空闲的光纤上，水敏传感器中装有吸水性膨胀物，当水渗人接头盒时，吸水性物质会膨胀使得接头盒中的光纤受力，也就是使得这一空闲光纤弯曲，从而使光纤的损耗增加，在监测中心的OTDR上就会反映出来。

意大利的方案：此方案是一种综合处理的新型连续光缆监测系统。主要特点是将光缆网络、光纤及光缆护套的监测综合在一起，既利用了OTDR系统周期性地对光纤的衰减进行监测，发现有衰减变化即发出警报，并进行故障定位，同时也能连续监测光缆护套的完整性，包括护套对地绝缘电阻的监测，发现问题（如护套进水等）即马上告警，达到更全面地预告故障发生的目的。

比较日本和意大利电信部门提出的光缆维护支撑系统的方案可见：日本方案在OTDR自动适时测试光纤的基础上，加入了光纤选择器，在外线上装设水敏传感器并进行护套监测，形成了一套较完整的自动维护、支撑系统，真正做到不中断光通信的维护。意大利的方案中除监测光纤性能以外，还考虑了护套绝缘电阻的自动监测。由此两例可以看出全自动的光缆维护应是一种发展方向。

3 FTTH中光纤光缆的发展

3.1  FTTH在国内外的发展

狭义的FTTH光缆是指光纤向用户侧的进一步延伸，ITU认为FTTH从光纤端头的光电转换器到用户不超过200米，从而无需在金属内安装电子接入系统，但不排除光电转换器和桌面终端之间使用无限系统，对于商业系统还可以称为FTTO(fiber to the office)，最极端的FTTH还可以称为FTTD(fiber to the desk)，广义的FTTH还可以称为FTTP(fiber to the premise)，北美就一直用这个称呼，它包括FTTB(fiber to the building)、FTTC(fiber to the curb)。

美国是世界上最大的宽带接入市场，据统计。美国到2004年已经有43个州使用FTTH，总用户达到162万户，目前光节点距离最终用户距离在800米内；在亚洲，目前使用FTTH最普及的是日本和韩国，在日本，到2007年，FTTH的用户将达到773万户，他的发展经验主要是政府为实现E-Japan，以财政补贴及减免税收等政策来进行鼓励运营商来发展FTTH，从国家信息化的战略高度来推动FTTH的发展。韩国政府从2003年开始推行FTTH，2004年政府出台政策，为发展FTTH的运营商提供一半的资金来鼓励发展，预计在2010年家庭普及率将超过70%。[1]目前在全世界范围内的光纤光缆的生产能力过剩，价格大幅下降，使FTTH的发展有了更加便利的条件，并且光器件的发展也为FTTH的发展提供了极强的动力。[2]

我国在国家“863”高科技计划的推动下，在“十五”期间开展了EPON技术的研究，在2004年随着“863”EPON项目的完成，国家建立了光纤到户的实验网。目前，中国电信在武汉、杭州、上海、广州等地都进行了FTTH的试点，不过采取的方式不同，有的是光纤直接到户，有的是采用FTTX+LAN。

3.2 FTTH中光纤光缆的发展

随着通讯业务飞速发展，人们对通讯网络的传输和交换能力不断提出要求。从干网到小区、家庭间的最后接入网阶段，铜线带宽只能达到1兆到2兆，但使用光纤，带宽可轻易达每秒100兆之多 。在接入方式上，光接入网正在按照“光进铜退”的发展策略，全光网络可提供更大的带宽，增强网络对数据格式、速率、波长的透明性，放宽对环境条件和供电等要求，简化维护和安装。

(1) FTTH中光纤的发展

对于FTTH的接入方式，所用的光纤类型一般都是G652光纤。G652光纤出现在20世纪80年代，经过近20年的发展，其已经成为光纤网络建设的首选，ITU-T SG15 2003年的建议中，G652包含了G.652A/B/C/D四种光纤，其中G652C/D与G652A/B的最大区别在于消除了1383nm处的水峰，使该处的衰减小于1310nm处的光纤衰减并且还降低了光纤的PMD（偏振模色散），拓宽了光纤的可用波长[3]。在2005年，以中国长飞和日本住友为代表的光纤厂商推出了新型的小弯曲半径光纤(不敏感光纤)。其主要指标如下[4]：

参数 单位 普通G652D光纤 小弯曲半径光纤

模场直径 μm (8.6~9.5)±0.7 (8.6~9.5)±0.7

包层直径 μm 125±1 125±1

芯包同心度 μm 0.8 0.5

误差

衰减(1310nm) dB/km ≤0.35 ≤0.35

衰减(1383nm) dB/km ≤0.33 ≤0.33

衰减(1550nm) dB/km ≤0.2235 ≤0.22

截止波长 nm 1190-1330 1190-1330

零色散波长 nm 1300-1324 1300-1324

零色散斜率 ps/nm/km ≤0.092 ≤0.092

偏振模色散 ps/nm/km ≤0.2 ≤0.2

弯曲半径 mm 30 15

弯曲下的附加 dB/km 0.26 0.03

衰减半径  15mm10圈

此类光纤弯曲直径小，特别适合用于室内布放，使FTTH光缆进户后的布放条件得到很大的提高。目前市场上应用最多的就是G652D及小弯曲半径光纤[5]。

(2) FTTH中光缆的发展

FTTH所用的光缆按照使用条件可以分为FTTH用室外光缆、FTTH用接入光缆及FTTH用室内光缆。

FTTH用室外光缆，其产品和技术与普通室外光缆完全兼容，也可方便的利用现有光缆资源[6]。

FTTH用接入光缆，此种光缆是指由光缆分支点到用户接入点之间的光缆，作用是将主干光缆中的一部分光纤引入到用户接入点，引入的环境包括管道、架空、路面开槽浅埋等。其主要特点是：敷设距离较短，一般小于1000m；要求光纤易于分歧接续，便于提高施工速度；光缆芯数较小，一般在12芯以下；常用的光缆类型有小芯数骨架式光纤带缆、小8字型自承式光缆、路面开槽光缆及室内室外两用光缆[7]。

FTTH用室内光缆，此类光缆的设计要求直径小，便于铺设，同时还要考虑室内阻燃，最好是无卤阻燃，要求环保，满足高低温的要求，光缆的尺寸和结构应该能够与光纤快速接头的要求相匹配，以保证能够在施工现场根据实际要求截取适当长度的光缆现场制作接头，可避免处理入户前多余光缆的盘留问题。普通的室内光缆不能满足建筑物内部的方便铺设及便于接头等要求，因此目前以日本住友和中国长飞（上海）为代表的光缆厂商都设计了一些新型的光缆结构以满足FTTH用室内用光缆的要求。

这种光缆的设计特点是采用LSZH（低烟无卤）环保型材料做外护套，在光缆的两侧设计两个V字槽，使得光缆在施工时候即使不利用工具也可以十分方便的剥除外护套，两根非金属加强芯平行的放置在光纤的两侧，由于非金属加强芯的直径远大于光纤的直径，因此当光缆受到侧压及冲击时，光纤得到了有效的保护，因此可以承受很大的抗压力（可以达到3000N/100mm）。

4、结束语

信息通信业是一个充满生机与活力的朝阳产业，网络经济有着强大的生命力，信息技术、网络技术的发展，仍然是推动社会进步的重要动力，信息网络化仍然是当今世界经济、社会发展的强大趋势。因此我们应树立信心，在全球经济好转、通信市场复苏及我国西部开发等有利条件下抓住机遇，促进光纤光缆和通信电缆技术与产业取得更大的进展。而FTTH是宽带接入的最终形式，它可以促进语音、数据、视频三网合一，拉动相关产业发展，降低社会产出成本，提高社会效益[8]。我们可以借鉴别的国家发展经验，有利于提高我国的FTTH普及，加快我国的信息化社会建设。

参考文献

[1] 何言 . FTTH的运营商应用及其发展前景产品与技术：2006.6

[2] Optical network unit based on a bidirectional reflective semiconductor optical amplifier for fiber-to-the-home networks   Prat, Josep; Arellano, Cristina; Polo, Victor; Bock, Carlos (Optical Communications Group, Department of Signal Theory and Communications, Universitat Politecnica de Catalunya (UPC), Barcelona E-08034, Spain).  IEEE Photonics Technology Letters, 17(1), 250-252 (English) 2005 Institute of Electrical and Electronics Engineers.  CODEN: IPTLEL.  ISSN: 1041-1135.  DOCUMENT TYPE: Journal CA Section: 73 (Optical, Electron, and Mass Spectroscopy and Other Related Properties)

[3] 邱世斌. FTTH中的光纤与光缆及其选择.电信工程技术与标准化：2005.9

[4] Bend-insensitive and low-splice-loss opticalfiberforindoorwiringinFTTH   Matsuo,Shoichiro (Optics and Electronics Laboratory, Fujikura Ltd.); Ikeda, Masataka;Himeno,Kuniharu Source: OSA Trends in Optics and Photonics Series, v 95 B, Optical Fiber Communucation Conference (OFC), Postconference Digest, 2004：157-159ISSN: 1094-5695

[5] 刘湘荣.有线与无线宽带接入的发展趋势 .2006年光缆电缆学术年会论文集  7~9

[6] 陈燕 .光线到户（FTTH）四网合一  中国通信学会信息通信网络技术委员会2005年年会。

[7] 万冰，熊壮，罗中平，孙志雄.FTTH工程中的主干光缆、接入光缆和入户光缆  2006年光缆电缆学术年会论文集  199~205

[8] Fiber-to-the-home;   Bringing services to the end-user  van den Hoven GN, Pluk EGC WORKSHOP ON OPTICAL COMPONENTS FOR BROADBAND COMMUNICATION 6350: B3500-B3500, 2006

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