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通往光通信時代
發(fā)表時間:2021年06月07日瀏覽量:
上世紀30年代,曾有人提出這樣的觀點:“總有一天光通信會取代有線和微波通信而成為通信主流”,早在那樣的年代,光纖通信技術(shù)在未來通信中便已顯示出其重要性。
在日前舉行的“2017光信息與光網(wǎng)絡(luò)大會”上,工程院院士趙梓森表示,我國現(xiàn)已實現(xiàn)技術(shù)突破,可以制造并鋪設(shè)電纜。他還表示,本次我國制造的是第二代海纜,美國、日本在去年剛開始啟用。要知道,中國此前并不會制造海纜,僅會購買洋品牌鋪設(shè)。
如今,光通信技術(shù)已經(jīng)很成熟,成為各種通信網(wǎng)的主要傳輸方式,光纖通信在信息高速公路的建設(shè)中扮演著至關(guān)重要的角色,歐美等發(fā)達國家已經(jīng)把光纖通信放在了國家發(fā)展的戰(zhàn)略地位。現(xiàn)在光纖的使用已不只限于陸地,光纜已廣泛鋪設(shè)到了大西洋、太平洋海底,這些海底光纜使得全球通信變得非常簡單快捷。
光纖通信的優(yōu)勢
光纖通信之所以能被如此廣泛的應(yīng)用,在于它與其他通信方式相比有諸多獨有的優(yōu)勢:
首先,現(xiàn)有的以電為主的通信系統(tǒng)都不可避免地會受到電磁干擾,而唯有光纖通信不會,這就大大增強了通信的穩(wěn)定性與實踐性。
其次,光纖通信之所以魅力四射,其奧妙還在于它的原材料不是金屬,而是資源豐富的二氧化硅。用光纜取代電纜,可以節(jié)約大量的有色金屬,這具有重大的戰(zhàn)略意義。
最后,光纜的體積小、重量輕,顯示出特有的優(yōu)越性。相同話路的光纜要比電纜輕90%~95%(光纜重量僅為電纜重量的十分之一到二十分之一),而直徑不到電纜的五分之一。
通信光纜的類型
針對各種應(yīng)用和環(huán)境條件等,通信光纜有架空、直埋、管道、水底、室內(nèi)等敷設(shè)方式。
架空光纜:架掛在電桿上使用的光纜,可以利用原有的架空明線桿路,節(jié)省建設(shè)費用、縮短建設(shè)周期。架空光纜掛設(shè)在電桿上,要求能適應(yīng)各種自然環(huán)境。
直埋光纜:外部有鋼帶或鋼絲的鎧裝,直接埋設(shè)在地下,要求有抵抗外界機械損傷的性能和防止土壤腐蝕的性能。
管道光纜:管道敷設(shè)一般是在城市地區(qū),管道敷設(shè)的環(huán)境比較好,因此對光纜護層沒有特殊要求,無需鎧裝。
水底光纜:敷設(shè)于水底,穿越河流、湖泊和灘岸等處的光纜。這種光纜的敷設(shè)環(huán)境比管道敷設(shè)、直埋敷設(shè)的條件差得多,因此必須采用鋼絲或鋼帶鎧裝的結(jié)構(gòu),護層的結(jié)構(gòu)要根據(jù)河流的水文地質(zhì)情況綜合考慮。
海底光纜:也是水底電纜,但是敷設(shè)環(huán)境條件比一般水底光纜更加嚴竣,要求更高,對海底光纜系統(tǒng)及其元器件的使用壽命要求在25年以上。
用于海底光纜的光纖比陸地光纜所用的光纖有更高的要求:低損耗、高強度、制造長度長,光纜的中繼距離長,一般都在50公里以上,在光纖的傳輸性能方面要求在25年以內(nèi)不會變化。
在海底光纜的結(jié)構(gòu)方面,要求能經(jīng)受強大的壓力和拉力,特別是深海光纜(敷設(shè)在水深1000米以上海底的光纜),在敷設(shè)和維修作業(yè)中除了光纜本身的重量外,還要加上海浪加到光纜上的動態(tài)應(yīng)力。
海底光纜的結(jié)構(gòu)要求堅固、材料輕,但不能用輕金屬鋁,因為鋁和海水會發(fā)生電化學反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣,氫分子會擴散到光纖的玻璃材料中,使光纖的損耗變大。因此海底光纜既要防止內(nèi)部產(chǎn)生氫氣,同時還要防止氫氣從外部滲入光纜。為此,在90年代初期,研制開發(fā)出一種涂碳或涂鈦層的光纖,能阻止氫的滲透和防止化學腐蝕。
此外,光纖接頭也要求是高強度的,要求接續(xù)保持原有光纖的強度和原有光纖的表面不受損傷。
按照上述要求和特點,海底光纜的基本結(jié)構(gòu)是將經(jīng)過一次或兩次涂層處理后的光纖螺旋地繞包在中心加強構(gòu)件(用鋼絲制成)的周圍。
光纖設(shè)在螺旋形的U形槽塑料骨架中,槽內(nèi)填滿油膏或彈性塑料體形成纖芯。纖芯周圍用高強度的鋼絲繞包,在繞包過程中要把所有縫隙都用防水材料填滿,再在鋼絲周圍繞包一層銅帶并焊接搭縫,使鋼絲和銅管形成一個抗壓和抗拉的聯(lián)合體,這個銅管還是傳送遠供電流的導體。在鋼絲和銅管的外面還要再加一層聚乙烯護套。這樣嚴密多層的結(jié)構(gòu)是為了保護光纖、防止斷裂以及防止海水的侵入,同時也是為了在敷設(shè)和回收修理時可以承受巨大的張力和壓力。
即使是如此嚴密的防護,在80年代末還是發(fā)現(xiàn)過深海光纜的聚乙烯絕緣體被鯊魚咬壞造成供電故障的實例。因此在有鯊魚出沒的地區(qū),在海底光纜的外面還要加上鋼帶繞包兩層和再加一層聚乙烯外護套。
海底光纜的應(yīng)用
1988年,在美國與英國、法國之間敷設(shè)了越洋的海底光纜(TAT-8)系統(tǒng),全長6700公里。這條光纜含有3對光纖,每對的傳輸速率為280Mb/s,中繼站距離為67公里。這是第一條跨越大西洋的通信海底光纜,標志著海底光纜時代的到來。
進入90年代,海底光纜已經(jīng)和衛(wèi)星通信成為當代洲際通信的主要手段。我國自1989年開始到1998年底已經(jīng)先后參與了18條國際海底光纜的建設(shè)與投資。海底光纜承擔的洲際通信業(yè)務(wù)量逐年上升,已經(jīng)超過了衛(wèi)星通信的業(yè)務(wù)量,成為現(xiàn)代洲際通信的主力。
科技在發(fā)展,時代在進步,從舊時車馬載信慢到如今通話訊息飛速傳,日新月異的變化讓我們目不暇接,也讓我們受益無窮,我國在光通信技術(shù)上的進步與領(lǐng)先更顯示出了大國的尊嚴與素養(yǎng),未來光明可期,也愿我們能在信息化時代里能越走越穩(wěn),越走越好。