光纖光纜標準的歸類和解析

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)在美國投入商用，1982年我國首個光纖通信實用工程——武漢“八二”工程順利實施，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。在這個過程中，光纖光纜是不折不扣的主角。從實驗室到工業(yè)化生產(chǎn)，各種理論概念，實驗數(shù)據(jù)逐漸轉化為各種標準，為光纖光纜的規(guī)模化應用提供了依據(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)展過程中，由于研究機構不同、使用區(qū)域不同、應用類別不同等因素，導致了各種標準共存，這些標準各有特點，且相互聯(lián)系。本文就目前中國光通信行業(yè)內(nèi)現(xiàn)行的光纖光纜的主流標準進行一個簡單的歸類和解析。在提高自己對標準理解的同時，希望也能對關注這方面信息的同行有所幫助。

按照筆者的理解，目前中國光通信行業(yè)對于光纖光纜的標準主要分為國際標準和國內(nèi)標準兩大部分。其中國際標準主要是國際電工委員會頒布的IEC系列標準和國際電信聯(lián)盟頒布的ITU系列標準；國內(nèi)標準主要是中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會共同頒布的GB系列標準及中國信息產(chǎn)業(yè)部頒布的YD/T系列標準。

一根光纖本身就具有獨立的光信號傳輸?shù)墓δ埽簿褪钦f，在理想環(huán)境下，只需要一根光纖，加上兩端的終端設備，就能構成一個光通信系統(tǒng)。所以，光纖的材料和結構決定了它的光學傳輸性能。但是，由于光纖的機械物理性能以及環(huán)境性能相對較差，就需要將光纖通過多道工序制作成光纜以增強在實際使用過程中光纖的機械物理性能及環(huán)境性能，在這個過程中，要把對光纖光學傳輸性能的影響降到最低。

首先來看光纖部分，常見的光纖國際標準有IEC 60793系列和ITU G65x系列，國內(nèi)標準為GB系列。其中ITU系列標準同時包含光纖和光纜標準，如表1所示。

表1

另外，在某些特定的應用領域中，也會有相應的標準規(guī)定其涉及到的光纖光纜要求。比較有代表性的如ISO 11801-2002，這是一個由國際標準化委員會發(fā)布的綜合布線標準。

由于各種標準的形成體系不一樣，著重點也不一樣。對于同一類光纖產(chǎn)品，不同的標準有著不一樣的代號。就如同我們在各種行業(yè)資訊中、廠家的產(chǎn)品資料里以及各種招標文件里，常常會見到如G652D、OS2、B1.3等不同的光纖代號，而實際上這幾種代號指的是同一類光纖產(chǎn)品。我們可以通過表2來對比一下各個標準對于目前常見光纖的定義。

表2 常見光纖標準對比

大家都知道，從傳輸性能方面來講，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)。從成本方面來看，單模光纜相對于多模光纜價格較低，而對于光器件：如光源、光接收機、光連接器等，多模則要比單模便宜許多，因此，在不同的應用領域有不同的側重點。如在長途干線系統(tǒng)中，光纖光纜的用量較大，且對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)。

從標準使用上來看，長途干線系統(tǒng)多采用ITU/T G65x系列標準，綜合布線系統(tǒng)多采用ISO 11801-2002標準。因此我們分別通過這兩類標準來了解一下表1中各類單模及多模光纖的特點。

（1）G652標準單模光纖

標準單模光纖是指零色散波長在1.3μm（1310nm）窗口的單模光纖，國際電信聯(lián)盟（ITU-T）把這種光纖定義為G652光纖。其特點是當工作波長在1.3μm（1310nm）時，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)中應用，但由于該波段的色散較大，若傳輸10Gbps的信號，傳輸距離超過50km時，就要求使用價格較貴的色散補償模塊。

（2）G653色散位移光纖

針對標準單模光纖衰減和零色散不在同一工作波長上的特點，人們開發(fā)出了一種把零色散波長從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距離通信的需求，人們開發(fā)出了一種應用于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，信道間的間距較小，這時就會發(fā)生四波混頻（FWM）導致信道間發(fā)生串擾。人們研究發(fā)現(xiàn)，如果光纖線路的色散為零，F(xiàn)WM的干擾就會十分嚴重；如果有微量色散，F(xiàn)WM干擾反而還會減小，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。非零色散光纖實際是一種改進的色散位移光纖，其零色散波長不在1.55μm處，而是在1.525μ m或1.585μm處，因此非零色散光纖同時削減了色散效應和四波混頻效應，而標準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準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，相當于G655光纖的改進型。它將非零色散的波段范圍由G655光纖的1.525μm或1.585μm擴展到1.460～1.625范圍內(nèi)，這將大大提高WDM系統(tǒng)的應用范圍。G656光纖既可以顯著降低系統(tǒng)的色散補償成本，又可以進一步發(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。相對于普通單模光纖，它擁有更小的彎曲半徑和宏彎損耗。

對于多模光纖，由于目前在接入網(wǎng)部分使用較多，我們通過綜合布線標準ISO 11801-2002來詳細了解一下。

2002年9月，ISO/IEC 11801正式頒布了新的多模光纖標準等級，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是指萬兆多模光纖。2009年，又新增加了一種OM4萬兆多模光纖。

這幾種多模光纖的區(qū)別如表3所示。

需要特別說明的是，在ISO 11801-2002中，對于OM1、OM2只有帶寬的要求。但是在實際光纖選型及應用中，已經(jīng)形成了一定的規(guī)律：即OM1代指傳統(tǒng)的62.5/125μ m光纖，OM2代指傳統(tǒng)的50/125μ m光纖，而萬兆多模OM3、OM4均為新一代50/125μ m光纖。

由于光纜的主要是用來增強光纖的物理機械性能，所以相對于光纖來說，光纜相關的標準要簡單一些，光纜相關的標準如表4所示。

對于一份光纜標準，從內(nèi)容上一般分為兩個部分：一是針對本標準中涉及的所有光纜的一些通用準則以及測試方法，如IEC 60794-1、GB/T 7424.1、GB/T 7424.2等。另一部分是針對不同的應用領域或使用環(huán)境而制定的單獨規(guī)范，如IEC 60794-2、GB/T 13993.2、YD/T 1258.3等。

我們以光纜試驗項目為切入點來了解一下各個光纜標準間的區(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比

表4 光纜相關標準的歸類

表5中為常見的通信光纜試驗項目，不同類型的光纜在具體試驗項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、燃燒等試驗項目，室內(nèi)光纜一般也沒有阻水、低溫沖擊、低溫彎曲等試驗項目。而且在拉伸、壓扁、沖擊等試驗項目中，室內(nèi)光纜在具體參數(shù)的要求也遠遠低于室外光纜。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，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 常見的光纜試驗項目

表6

既然光纜有著不同的分類，那么我們怎樣來快速辨別一款光纜？這就涉及到了光纜的命名。對于光纜的命名，在國際標準中并沒有相關的標準來定義。而在國內(nèi)，通常依照YD/T 908光纜型號命名方法標準來定義。如表6所示。

通過以上對于光纖光纜標準的簡單解析，希望能讓剛接觸光纖光纜的技術人員以及銷售人員對光纖光纜有一個大致的了解，也歡迎同行對文章有誤的地方給予批評指正。