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1、光纤和光缆特性标准的介绍汤博阳2008、51前言 光缆物理网络是通信网最基础的传送承载设施，遍布于长途骨干网、城域网到接入网等所有的网络层次；光纤是光缆的核心材料，是传输信息的基础物质，其技术指标的优劣决定了光缆网的可靠性，直接影响整个通信网的运行质量。 作为通信行业的从业人员，有必要对光纤、光缆的技术指标有一个了解，以便结合使用场合、系统容量、传输距离，恰当的选择光纤的类型，以达到提高网络质量，节约建设成本，支撑业务发展的目标，确保投资效益最大化。 本文根据ITU-T光纤光缆特性建议最新研究进展情况，对光纤的种类做介绍，其中重点介绍G .652和G .655型光纤的内容。2一、光纤的分类1、
2、传输光纤（1）、多模光纤 (50/125） (62.5/125)（2）、单模光纤 ITU-TG.652(A/B/C/D) ITU-TG.653 ITU-TG.654 ITU-TG.655(A/B/C/D/E) ITU-TG.6562、特种光纤 色散补偿光纤 保偏光纤 掺铒光纤 3二、各类光纤的介绍（一）、ITU-T 建议G .652（2003-01）1、G.652光纤的类别G.652类型光纤分为G .652A、G .652B、G .652C、G .652D四个类别，增加了G .652D主要根据光纤支持的应用对PMD的要求和1383nm衰减的要求区分。G .652A光纤主要支持ITU-T G .
3、957规定的SDH传输系统、G .691规定的带光放大的单通道直到STM-16的SDH传输系统，和对于G .693就用的直到40km的10Gbit/s以太网系统及STM-256。G .652B光纤主要支持更高速率例如在G .691和G .692传输系统中直到STM-64应用，在G .693和G .659.1中对于STM-256的某些应用。G .652C光纤（即波长段扩展的非色散位移单模光纤、又称为低水峰光纤）的属性与G .652A的属性是类似的，除了允许使用在1360nm-1530nm扩展波长范围外。G .652D光纤的属性与G .652B的属性是类似的，除了允许使用在1360nm-1530n
4、m扩展波长范围外。42、光纤的主要技术指标 G .652A、G .652B、G .652C、G .652D四个类别光纤的主要技术指标如表1、表2所列。 为了便于2000年版本的比较，表中同时给出了2000版本的主要技术指标。5表1 G .652A、G .652B光纤和光缆的主要技术指标 光 纤 属 性属性G652AG652B2000版本2003-01修改2000版本2003-01修改1310 nm模场直径，m（8.69.5）0.7（8.69.5）0.7（8.69.5）0.7（8.69.5）0.7包层直径，m125.01125.01125.01125.01芯同心度误差，m0.80.80.80.8
5、包层不圆度，%2222光缆截止波长，nm1260126012601260筛选应力，Gpa0.690.690.690.69宏弯衰减，dB半径37.5，100圈0.5（1550 nm），半径30，100圈0.5（1550 nm），半径37.5，100圈0.5（1550 nm）0.5（16XX nm）见注1，半径30，100圈0.5（1550 nm），0.5（1625nm）6最小零色散波长，MIN nm1300130013001300最大零色散波长MAX, nm1324132413241324零色散波长最大斜率SMAX PS/ (NM2,KM)0.0930.0930.0930.093未成缆光纤PMD
6、系数ps/，不规定见注2见注2见注2光 缆 属 性1310nm衰减系数最大值，dB/km0.50.50.40.41550nm衰减系数最大值，dB/km0.40.40.350.3571625nm衰减系数最大值，dB/km不要求0.416XXnm(XX25nm)衰减系数最大值，dB/km不要求0.4PMD系数光缆段数M202020概率Q，%0.010.010.01PMD系数链路设计最大值PMD。ps/不规定0.50.50.2注1：2000版本，波长16XXnm为待定值，2003将波长16XXnm确定为1625nm.注2：对于特定光缆结构设计如果已经证明,未成缆光纤最大PMD系数某一数值能够满足链路
7、设计最大值PMD的要求,光缆制造者则可规定未成缆光纤最大PMD系数值.8表2 ITU-T G .625C、G .625D光纤的主要技术指标光纤属性参 数G 652 CG 652 D2000版本2003-012000版本（无）2003-011310nm模场直径，m（8.69.5）0.7（8.69.5）0.7（8.69.5）0.7包层直径，m125.01125.01125.01芯同心度误差，m0.80.80.8包层不圆度、%222光缆截止波长、nm126012601260筛选应力，Gpa0.690.690.69宏弯衰减，dB37.5mm半径，100圈0.5（1550 nm）0.5（16XX nm）
8、见注1，30mm，半径100圈0.5（1550 nm），0.5（1625nm）30mm，半径100圈0.5（1550 nm），0.5（1625nm）9最小零色散波长MIN, nm130013001300最大零色散波长MAX, nm132413241324零色散波长最大斜率SMAX, PS/ (NM2KM)0.0930.0930.093未 成 缆 光 纤PMD系 数, ps/见注2见注2见注210光 缆 属 性1310nm衰减系数最大值，dB/km0.4不规定不规定Yyyynm(见注3)衰减系数最大值、dB/km(13833)nm衰减系数最大值、dB/km见注4见注41550nm衰减系数最大值，
9、dB/km0.350.30.31625nm衰减系数最大值，dB/km不规定不规定16XXnm(XX25cm)衰减系数最大值，dB/km0.41310nm(见注5)1625nm衰减系数最大值，dB/km未规定0.40.411PMD系数光缆段数M202020概率Q，%0.010.010.01PMD系数链路设计最大值PMDQ.ps/0.50.50.2 注1：2000版本，波长16XXnm为待定值。2003将波长16XXnm确定为1625nm。 注2：对于特定光缆结构设计如果已经证明，未成缆光纤最大PMD系数某一数值能够满足链路设计最大值PMDQ的要求，光缆制造者则可规定未成缆光纤最大的PMD系数值。
10、 注3：2000版本，波长yyyy的值为待定。2003版本，波长yyyy的值确定为（13833）nm 注4：在波长（13833）nm的抽验衰减平均值不大于按照对于IEX 60793-2-50规定的单模光纤经过氢气 老化试验后在1310nm的规定值。 注5：波长区域能扩展到1260nm，导入的瑞利散射损耗相对于1310nm会增加0.07 dB/km，这时光缆截止波长应不超过1250nm12G.652四个类别光纤的比较（1）从表1、表2可知，G.652四个类别光纤的模场直径和容差、包层直径和容差、芯同心度误差、光缆截止波长、色散特性、筛选应力等指标都相同，而且2000年版本与2003都相同。（2）
11、2003年版本将G.652A、G.652B、G.652C、G.652D光纤宏变损耗的变曲半径为30mm，因为G.652B、G.652C、G.652D光纤可以使用在L-波段，仅规定了1625nm波长宏弯损耗要求，删除了1550nm宏弯损耗要求。（3）2000年版本与2003年版本对未成缆光纤PMD系数的指标都没作规定。2000年版本对G.652A成缆光纤没有规定链路PMD指标，2003年版本对G.652A、G.652B、G.652C、G.652D成缆光纤均规定了链路PMD指标。G.652A和G.652C光纤PMD系数链路设计最大值PMD0为0.5 ps/，G.652B和G.652D光纤PMD系数
12、链路设计最大值PMD0为0.2 ps/。133、建议G .652的附录（1）在建议G .652的2003年版本中只保留一个附录1（链路属性和系统设计信息），删除了附录、附录（衰减谱模型和例子）和附录（关于PMD的统计信息）。（2）附录1（链路属性和系统设计信息）主要内容介绍如下： 附录1的主要目的是给出链路属性和系统设计的参考。一个串接的光缆链路通常包含一些连接在一起的缆制造长度。串接光缆链路的传输参数不仅要考虑单一光缆的性能，而且还必须考虑串接光缆链路的统计属性。这些属性包括光缆衰减系数，色散特性、非线性效应，链路PMD指标。链路属性主要受到诸如接头、连接器和安装的影响。这些因素在本建议中不
13、能规定。为估计链路属性值，表3和表4（附录的表1和表2）分别给出串接光缆链路的代表值。表4中包括光纤引进的最大差分群时延是企图给予出对链路中可能有的其他光部件要求的指南。对系统设计所需参数的估计方法是基于测试、模型或其他考虑。14表4 差分群时延 最大PMDQ (ps/)链路长度()包含光纤引进最大DGD(ps)通道速率不规定Upto2.5Gbit/s0.540025.010 Gbit/s4019.010 Gbit/s(Ethernet)27.540 Gbit/s0.20300019.010 Gbit/s807.040 Gbit/s0.01400012.010 Gbit/s4005.040 G
14、bit/s15（二）、ITU-T建议G 655（2003-01）1、G .655光纤的类别G .655类型光纤由2000年版本的G .655A、G .655B两个类别进一步分为了G .655A、G .655B、G .655C三个类别。主要根据对PMD的要求和色散特性的要求区分。附录1给出了传输距离和比特速率对PMD的不同要求。G .655A光纤主要支持ITU-T G .691、G .692、G .693和G .959 .1应用,对于G .692应用,根据通道波长规定和色散特性，限制最大的总注入功率，典型的最小通道间隔不小于200GHz。G .655B光纤主要支持ITU-T G .691、G .
15、692、G .693和G .959 .1应用,对于G .692应用密集波分复用传输系统，根据通道波长和规定的色散特性，最大的总注入功率能比G .655A光纤容许的高，典型的最小通道间隔允许100GHz或更小。G .655C类别光纤的属性与G .655B类似，但它具有比G .655B光纤对PMD更严的要求，允许STM-64系统传输距离比400km长的更多和G .959.1 STM-256的应用。16表3 串接光缆链路的代表值衰减系数波长区域典型链路值1260nm-1360nm0.5 dB/km1530nm-1565nm0.275 dB/km1565nm-1625nm0.35 dB/km色散系数D
16、155017ps/nm kmS15500.056ps/nm2 km注：典型链路值是相应于在ITU-T G .975和ITV-T G .691应用中的链路衰减系数.172、光纤的主要技术要指标G .655A、G .655B、G .655C三个类别光纤的主要技术指标如表5、表6所列。为了便于与2000年版本的比较，表中同时给出了2000版本的主要技术指标。18表5 ITU-T G .655A 光纤的主要技术指标光 纤 属 性参 数G.655 A (2000版本)G.655 A (20003-01)1550nm模场直径，m（811）0.7（811）0.7包层直径，m125125芯同心度误差，m0.8
17、0.8包层不圆度、%22光缆截止波长、nm14801450筛选应力，Gpa0.690.69宏弯衰减，dB半径37.5，100圈0.5（1550 nm）半径30，100圈0.5（1550 nm），1530-1565nm波长范围色散特性min& max ,nm1530&15651530&1565Dmin,ps/nm.km0.10.1Dmax,ps/nm.km6.06.0色散符号正或负正或负19未成缆光纤PMD系数，ps/不要求见注1光 缆 属 性1550nm衰减系数最大值，dB/km.035.0351625nm衰减系数最大值，dB/km不要求不要求PMD系数光缆段数M20概率Q，%0.01PMD系
18、数链路设计最大值PMDQ.ps/不要求0.5注1：对于特定光缆结构设计如果已经证明，未成缆光纤最大PMDQ系数某一数值能够满足链设计最大值PMD的要求，光缆制造者则可规定未成缆光纤最大的PMD系数值。20表6 G .655B和G .655C光纤的技术指标光纤属性参 数G 655BG 655C2000版本2003-012000版本（无）2003-011550nm模场直径，m（811）0.7（811）0.7（811）0.7包层直径，m125112511251芯同心度误差，m0.80.80.8包层不圆度、%222光缆截止波长、nm148014501450筛选应力，Gpa0.690.690.69宏弯衰
19、减，dB半径37.5，100圈0.5（1550 nm）0.5（16XX nm）见注1，半径30，100圈0.5（1625nm）半径30，100圈0.5（1625nm）21色散特性C波段min&max ,nm1530&15651530&15651530&1565Dmin,ps/nm.km1.01.01.0Dmax,ps/nm.km10.010.010.0色散符号正或负正或负正或负DminDmax ps/nm.km0.50.50.5L波段min&max ,nm待定待定待定Dmin,ps/nm.km待定待定待定Dmax,ps/nm.km待定待定待定色散符号正正或负正或负未成缆光纤PMD系数,ps/见
20、注2见注2见注222光 缆 属 性1550nm衰减系数最大值，dB/km0.350.350.3516XXnm衰减系数最大值，dB/km0.401625nm衰减系数最大值，dB/km0.400.40PMD系数光缆段数M202020概率Q，%0.01PMD系数链路设计最大值PMDQ.ps/0.50.50.2注1：2000版本，波长16XXnm为待定值。2003将波长16XXnm确定为1625nm。 注2：对于特定光缆结构设计如果已经证明，未成缆光纤最大PMD系数某一数值能够满足链路设计最大值PMDQ的要求，光缆制造者则可规定未成缆光纤最大的PMD系数值。23（1）从表5、表6可知，G.655三个类
21、别光纤的模场直径和容差、包层直径和容差、芯同心度误差、光缆截止波长、色散特性、筛选应力等指标都相同，而且2000年版本与2003都相同。光缆截止波长由1480nm改为1450nm（2）建议G.655的2003年版本将G.655A、G.655B、G.655C光纤宏弯损耗的弯曲半径为30mm，因为G.655B、G.655C、光纤可以使用在L-波段，仅规定了1625nm波长宏弯损耗要求，删除了1550nm宏弯损耗要求。（3）建议G.655的2000年版本与2003年版本对未成缆光纤PMD系数的指标都没作规定。2000年版本对G.655A成缆光纤没有规定链路PMD指标，2003年版本对G.655A、G
22、.655B、G.655C成缆光纤均规定了链路PMD指标。G.655A和G.655B光纤PMD系数链路设计最大值PMD0为0.5 ps/，G.655C光纤PMD系数链路设计最大值PMD0为0.2 ps/。243、建议G .655的附录（1）在建议G .655的2003年版本中只保留一个附录1（链路属性和系统设计信息），删除了附录（关于PMD的统计信息）将附录改为：参考文献（IEC 61282-3（2002），Guidelines for the Calculation of PMD in Fibre Opitc Systems.(A work in Progress.).。）（2）附录1（链路属
23、性和系统设计信息）主要内容介绍如下： 附录1的主要目的是给出链路属性和系统设计的参考。一个串接的光缆链路通常包含一些连接在一起的光缆制造长度。串接光缆链路的传输参数不仅要考虑单一光缆的性能，而且还必须考虑串接光缆链路的统计属性。这些属性包括光缆衰减系数，色散特性、非线性效应，链路PMD指标。链路属性主要受到诸如接头、连接器和安装影响。这些因素在本建议中不能规定。为估计链路属性值，表7和表8（附录的表1和表2）分别给出串接光缆链路的代表值。表8中包含光纤引进的最大差分群时延是企图给出对在链路中可能有的其他光部件要求的指南。表9给出了色散特性的几个例子。对系统设计所需参数的估计方法是基于测试、模型
24、或其他考虑。25表7 串接光缆链路的衰减值（Table1.1/G.655 Link attenuation values）衰减系数波长区域典型链路值1530nm-1565nm0.275 dB/km1565nm-1625nm0.35 dB/km26表8 差分群时延（Table1.2/G .652 Differential group delay）最大PMDQ (ps/)链路长度()包含光纤引进最大DGD(ps)通道速率不规定Upto2.5Gbit/s0.540025.010 Gbit/s4019.0 注110 Gbit/s27.540 Gbit/s0.20300019.010 Gbit/s807
25、.040 Gbit/s0.01400012.010 Gbit/s4005.040 Gbit/s27表9 对 min=1530nm 和 max=1565nm色散值的例子例子IDDmin(ps/nmkm)Dmax(ps/nmkm)Sign典型色散系数1550nm(ps/nmkm)典型色散斜率1550nm(ps/nmkm)A1.35.8+3.70.070B2.06.0+4.20.085C2.66.0+4.40.045D5.010.0+8.00.058E1.06.0-2.30.065注:1660 nm波长区域相应的色散值在考虑之中。28三、结语 由于掌握的资料有限，本文介绍的光纤特性标准内容不一定齐全，可能有遗漏。文中作的简单说明仅仅是为读者提供一个参考，应以正式颁布的标准文本为准。29
