光纖光纜標(biāo)準(zhǔn)歸類和解析
時(shí)間:2015-01-29 18:58:32 來源：
前言：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(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。短短三十四年，光通信讓世界發(fā)生了天翻地覆的變化。在這個(gè)過程中，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，在光纖光纜在發(fā)展過程中，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們有所幫助。
按照個(gè)人的理解，目前中國光通信行業(yè)對(duì)于光纖光纜的標(biāo)準(zhǔn)主要分為國際標(biāo)準(zhǔn)和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)兩大部分。其中國際標(biāo)準(zhǔn)主要是國際電工委員會(huì)頒布的IEC系列標(biāo)準(zhǔn)和國際電信聯(lián)盟頒布的ITU系列標(biāo)準(zhǔn)；國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)主要是中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)共同頒布的GB系列標(biāo)準(zhǔn)和中國信息產(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?，也是就是說，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，就需要將光纖通過多道工序制作成光纜以增強(qiáng)在實(shí)際使用過程中機(jī)械物理性能及環(huán)境性能，而且在這個(gè)過程中，要把對(duì)光纖光學(xué)傳輸性能的影響降到最低。
首先來看光纖部分：如下表所示，常見的光纖國際標(biāo)準(zhǔn)有IEC 60793系列和ITU G65x系列，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為GB系列。其中ITU系列標(biāo)準(zhǔn)是同時(shí)包含光纖和光纜標(biāo)準(zhǔn)。
| 標(biāo)準(zhǔn)分類 | 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào) | 標(biāo)準(zhǔn)名稱 |
國際標(biāo)準(zhǔn) | IEC 60793 | Optical fibres |
ITU G651.1 | Characteristics of a 50/125 um multimode graded index optical fibre cable for the optical access network. | |
ITU G652 | Characteristics of a single-mode optical fibre and cable | |
ITU G653 | Characteristics of a dispersion-shifted, single-mode optical fibre and cable | |
ITU G654 | Characteristics of a cut-off shifted, single-mode optical fibre and cable | |
ITU G655 | Characteristics of a non-zero dispersion-shifted single-mode optical fibre cable | |
ITU G656 | Characteristics of a fibre and cable with non-zero dispersion for wideband optical transport | |
ITU G657 | Characteristics of a bending-loss insensitive single-mode optical fibre and cable | |
國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 15972 | 光纖總規(guī)范 |
GB/T 9771 | 通信用單模光纖系列 | |
GB/T 12357 | 通信用多模光纖 |
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的要求。比較有代表性的比如：ISO 11801 Information technology --- Generic cabling for customer premises，這是一個(gè)由國際標(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。我們可以通過下表來對(duì)比一下各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于目前常見光纖的定義：
| 光纖描述 | IEC 60793 | ISO 11801 | ITU/T G65x 系列 |
多模 62.5/125 | A1b | OM1 | N/A |
多模 50/125 | A1a | OM2 | G651.1 |
OM3 | |||
OM4 | |||
單模 9/125 | B1.1 | OS1 | G652A/G652B |
B1.2 | N/A | G654 | |
B1.3 | OS2 | G652C/G652D | |
B2 | N/A | G653 | |
B4 | N/A | G655 | |
B5 | N/A | G656 | |
B6 | N/A | G657 |
表1：常見光纖標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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，不僅僅考慮的是性能，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(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，多模類則要比單模類便宜許多。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，往往光器件類的用量較大，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)使用上來看，長途干線系統(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標(biāo)準(zhǔn)。因此我們分別通過這兩類標(biāo)準(zhǔn)來了解一下表1中各類單模及多模光纖的特點(diǎn)。
首先通過ITU/T G65x系列標(biāo)準(zhǔn)來看一下單模光纖：
一、G652標(biāo)準(zhǔn)單模光纖
標(biāo)準(zhǔn)單模光纖是指零色散波長在1.3um（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(diǎn)是當(dāng)工作波長在1.3um（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1.3um（1310nm）波段的損耗較大，約為0.3dB/km~0.4dB/km;在1.55um波段的損耗較小，約為0.2dB/km~0.25dB/km。色散在1.3um（1310nm）波段為3.5ps/nm·km，在1.5um波段較大，約為20ps/nm·km。這種光纖光纖可支持用于在1.55um波段的2.5Gb/s的干線系統(tǒng)，但由于在該波段的色散較大，若傳輸10Gb/s的信號(hào)，傳輸距離超過50公里時(shí)，就要求使用價(jià)格較貴的色散補(bǔ)償模塊了。
二、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上的特點(diǎn)，人們開發(fā)出了一種把零色散波長從1.3um移到1.55um的色散位移光纖（DSF，Dispersion-shifted fiber）。ITU把這種光纖定義為G653。
三、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(yīng)用于1.55um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1.3um波段的色散為零，但在1.55um波段色散較大，約為17~20ps/nm·km。
四、 G655非零色散光纖
前面提到的色散位移光纖在1.55um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，其零色散波長不在1.55um處，而是在1.525um或1.585um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都只能克服這兩種缺陷中的一種，所以非零色散光纖棕合了標(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DWM系統(tǒng)的傳輸。
五、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1.525um或1.585um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、40Gbit/s 系統(tǒng)至少傳400km。
六、G657彎曲不敏感光纖
由于光傳輸系統(tǒng)在接入網(wǎng)中大量使用，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)部分使用的較多，我們通過綜合布線標(biāo)準(zhǔn)ISO11801來詳細(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50μm 及62.5μm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)別請(qǐng)見下表：
光纖型號(hào) | 光纖 | 全模式帶寬Mhz*km | 有效模帶寬Mhz*km | 1Gbps距離 | 10Gbps距離 | |||
@850nm | @1300 nm | @850nm | @850nm | @1300 nm | @850 nm | @1300 nm | ||
標(biāo)準(zhǔn)62.5/125μm | OM1 | 200 | 500 | 220 | 275 | 550m | 33m | 300m |
標(biāo)準(zhǔn)50/125 μm | OM1 | 500 | 500 | 510 | 500 | 1000m | 66m | 450m |
50/125μm-150 | OM2 | 700 | 500 | 850 | 750 | 550m | 150m | 300m |
50/125μm-300 | OM3 | 1500 | 500 | 2000 | 1000 | 550m | 300m | 300m |
50/125μm-550 | OM4 | 3500 | 500 | 4700 | 1000 | 550m | 550m | 550m |
表2：多模光纖帶寬及傳輸距離對(duì)比
需要特別說明的是，在ISO/IEC11801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代指傳統(tǒng)的62.5/125光纖，OM2代指傳統(tǒng)的50/125光纖，而萬兆多模OM3、OM4均為新一代50/125光纖。
由于光纜的主要是用來增強(qiáng)光纖的物理機(jī)械性能，所以相對(duì)于光纖來說，光纜相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要簡單一些，下面來看看光纜相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：
| 光纜類型 | 國際標(biāo)準(zhǔn) | 國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn) |
通信用光纜 | IEC 60794、ITU/T G65x系列標(biāo)準(zhǔn) | GB/T 7424、GB/T 13993 |
室外光纜 | IEC 60794-3 | YD/T 901、YD/T 769 |
室內(nèi)光纜 | IEC 60794-2 | YD/T 1258 |
室內(nèi)外通用光纜 | 無 | YD/T 1770 |
表3：光纜相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的歸類
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)中所涉及的所有光纜的一些通用準(zhǔn)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(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)來了解一下各個(gè)光纜標(biāo)準(zhǔn)間的區(qū)別和聯(lián)系。
| 試驗(yàn)項(xiàng)目 | 試驗(yàn)項(xiàng)目 | ||
光纜結(jié)構(gòu)完整性及外觀 | 光纜的機(jī)械性能 | 拉伸 | |
識(shí)別色譜 | 光纖識(shí)別色譜 | 壓扁 | |
光纖束扎紗識(shí)別色譜 | 沖擊 | ||
顏色不遷移和不褪色 | 反復(fù)彎曲 | ||
光纜結(jié)構(gòu)尺寸 | 被覆層外徑 | 扭轉(zhuǎn) | |
松套管外徑和壁厚 | 彎折 | ||
護(hù)套層的外徑及壁厚 | 卷繞 | ||
其它結(jié)構(gòu)尺寸 | 彎折 | ||
光纜長度 | 計(jì)米標(biāo)志牢固性 | 光纜的環(huán)境性能 | 溫度循環(huán)試驗(yàn) |
計(jì)米標(biāo)志誤差 | 浸水試驗(yàn) | ||
光纜長度檢查 | 低溫彎曲 | ||
光纜中的光纖特性 | 光纖尺寸參數(shù) | 低溫沖擊 | |
光學(xué)特性和傳輸特性 | 低溫卷繞 | ||
護(hù)層（套）性能 | 熱老化前后的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率 | 老化 | |
熱收縮率 | 燃燒性能 | ||
耐熱沖擊 | 光纜標(biāo)志 | 標(biāo)志的完整性和可識(shí)別性 | |
高溫壓力下變形率 | 標(biāo)志的牢固性 | ||
耐環(huán)境應(yīng)力開裂 | 產(chǎn)品包裝 | ||
表4：常見的光纜試驗(yàn)項(xiàng)目
上表中為常見的通信用光纜試驗(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。
既然光纜有著不同的分類，那么我們?cè)鯓觼砜焖俦鎰e一款光纜呢？這就涉及到了光纜的命名。對(duì)于光纜的命名，在國際標(biāo)準(zhǔn)中并沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來定義。而在國內(nèi)，通常依照
YD/T 908光纜型號(hào)命名方法 | |||||
分類 | 加強(qiáng)構(gòu)件 | 結(jié)構(gòu)特征 | 護(hù)套 | 鎧裝層 | 外被層或外套 |
GY—通信用室（野）外光纜 GM—通信用移動(dòng)式光纜 GJ—通信用室（局）內(nèi)光纜 GS—通信用設(shè)備內(nèi)光纜 GH—通信用海底光纜 GT—通信用特殊光纜 | （無符號(hào)）—金屬加強(qiáng)構(gòu)件 F—非金屬加強(qiáng)構(gòu)件 | D—光纖帶結(jié)構(gòu) （無符號(hào)）—光纖松套被覆結(jié)構(gòu) （無符號(hào)）—層絞結(jié)構(gòu) T—油膏填充式結(jié)構(gòu) B—扁平形狀 Z—阻燃 | Y—聚乙烯護(hù)套 V—聚氯乙烯護(hù)套
A—鋁-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套 S—鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套 W—夾帶鋼絲的鋼-聚乙烯粘結(jié)護(hù)套 L—鋁護(hù)套 G—鋼護(hù)套 Q—鉛護(hù)套 | 0—無鎧裝層 2—繞包雙鋼帶 3—單細(xì)圓鋼絲 33—雙細(xì)圓鋼絲 4—單粗圓鋼絲 44—雙粗圓鋼絲 5—皺紋鋼帶 | 1—纖維外被 2—聚氯乙烯套 3—聚乙烯套 4—聚乙烯套加覆尼龍?zhí)?/p> 5—聚乙烯保護(hù)管 |
表5：光纜型號(hào)命名方法
通過以上對(duì)于光纖光纜標(biāo)準(zhǔn)的簡單解析，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，也歡迎對(duì)文章有誤的地方批評(píng)指正。
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