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早上9點，上海陸家嘴的寫字樓里，程序員小李一邊敲擊著鍵盤，他編寫的代碼一邊正沿著地下管道中的黑色線纜，以30 萬公里/秒的速度奔向北京數(shù)據(jù)中心，而實現(xiàn)這項任務靠的就是支撐現(xiàn)代通信的基石——通信電纜。
1891年，人們在完成鋪設第一條橫跨英吉利海峽的通信電纜時，或許不會想到這些包裹著橡膠和金屬的線纜，會在百年后編織成覆蓋全球的數(shù)字神經(jīng)網(wǎng)絡。通信電纜不僅構(gòu)成了我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡耐ㄐ啪W(wǎng)絡，還在工業(yè)、軍事、科研等多個領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。今天，就讓我們一起了解一下吧~
01 通信電纜是什么
1900 年“滬—煙—沽”水線實物（中國電信博物館館藏）
通信電纜（英文名稱：communication cable）是傳輸電話、電報、傳真文件、電視和廣播節(jié)目、數(shù)據(jù)和其他電信號電纜的總稱，通常由纜芯和護套兩大部分組成：纜芯由多根互相絕緣的導線或?qū)w絞合而成，承擔信息傳輸；而護套則像一層堅實的“盔甲”，旨在保護纜芯不受潮、不受外界機械損傷和電氣干擾。與架空電線相比，通信電纜有著通信容量大、傳輸穩(wěn)定性高、保密性好、少受自然條件和外部干擾影響等優(yōu)點。
02 通信電纜的分類
從結(jié)構(gòu)特性和應用場合進行劃分，通信電纜可以分為以下幾類：
結(jié)構(gòu)性分類
01 對稱電纜
對稱電纜的每對芯線由兩根線質(zhì)、線徑及對地絕緣電阻相同且相互絕緣的導線組成，它們被扭絞在一起，形成雙絞線，以減小各對導線之間的干擾。這種對稱設計確保了信號傳輸過程中的高度平衡與穩(wěn)定性。
對稱電纜的芯線直徑通常在0.4mm至1.4mm之間，雖然其損耗比明線大，但性能更為穩(wěn)定。根據(jù)應用需求，對稱電纜可分為高頻和低頻兩種類型，前者傳輸頻率可高達800千赫，適用于開通多路電話線路，后者則多用于市內(nèi)電話線路等低頻通信場景。
例如，有線電話就是通過對稱電纜接到電話交換機上再進行通話的。還有一些企業(yè)內(nèi)部或者學校網(wǎng)絡計算機局域網(wǎng)也經(jīng)常會用到這種對稱電纜來傳輸數(shù)據(jù)。
雖然之后出現(xiàn)的同軸電纜和光纖等新型通信電纜能滿足更高傳輸速度和更遠距離通信的要求，但對稱電纜憑借其獨特的優(yōu)勢，在特定領(lǐng)域仍然保持著不可替代的地位。
02 同軸電纜
同軸電纜結(jié)構(gòu)分為四層：作為中心導體的細銅線、絕緣材料、網(wǎng)狀導電體（通常是銅或合金做的）和絕緣護套。這種電纜適用于高頻通信，傳輸頻率可高達10至100兆赫，有著傳輸信號衰減小、抗干擾能力強的優(yōu)點。
在現(xiàn)代應用中，同軸電纜可是無處不在。比如，早期家里的有線電視信號就是通過同軸電纜從電視塔或者有線電視網(wǎng)絡傳輸?shù)诫娨暀C上的。還有一些老式的以太網(wǎng)網(wǎng)絡也用過同軸電纜來連接計算機。在光纖網(wǎng)絡普及的當下，在一些需要長距離傳輸高清視頻信號的場合，同軸電纜仍然是一個不錯的選擇。
此外，同軸電纜還被廣泛應用于無線通信系統(tǒng)、雷達和衛(wèi)星通信設備中；它在醫(yī)療領(lǐng)域也被用于連接內(nèi)窺鏡、激光手術(shù)系統(tǒng)等設備，從而確保高清晰度的圖像和視頻信號能夠穩(wěn)定傳輸。
03 光纖電纜
光纖電纜是一種利用光脈沖在玻璃或塑料纖維中傳輸信號的通信電纜。它由一根或多根光纖組成，每根光纖由纖芯、包層、涂層、加強元件和外護套等部分構(gòu)成。纖芯是非常細的玻璃或塑料芯線，用于傳輸光信號；包層則緊密圍繞纖芯，提供較低的折射率，使光信號能夠在纖芯中發(fā)生全反射，從而沿著光纖傳輸。
涂層是光纖的保護層，用于增強光纖的機械強度；加強元件提供額外的機械支撐，防止光纖在拉伸或彎曲時受損；外護套則保護整個光纖結(jié)構(gòu)免受外界環(huán)境的損害。
光纖電纜傳輸帶寬大、傳輸損耗小、抗電磁干擾能力強、保密性好。它能夠以極高的速度傳輸大量數(shù)據(jù)，支持長距離通信，是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡的重要組成部分。
現(xiàn)在，光纖電纜可以說是遍布各處：互聯(lián)網(wǎng)、電話網(wǎng)用它來傳數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)中心里的服務器和存儲設備之間也用光纖電纜連起來，讓數(shù)據(jù)傳輸更快；我們現(xiàn)在看的高清電視節(jié)目，也是通過光纖電纜傳過來的；還有醫(yī)療、工業(yè)、航空航天，甚至教育和娛樂領(lǐng)域，都離不開光纖電纜。簡單來說，光纖推動了各行各業(yè)的發(fā)展，也讓我們的生活更便捷、更豐富。
從應用場合分類
01 室內(nèi)電纜
市內(nèi)電纜，通常被安裝在建筑物管道里或者掛在墻上，有時候也會架在空中。這種電纜里面有很多對導線，可滿足城市里復雜的通信需求。該電纜安裝靈活，方便維護和更換，并且也有著穩(wěn)定的傳輸性能。
02 長途電纜
長途電纜，顧名思義，就是用來進行長距離通信傳輸?shù)碾娎|。它們可以跨越城市，甚至連接不同省份、不同國家。這種電纜的傳輸距離很長，通過復用技術(shù)把很多信息一起傳過去。長途電纜的敷設方式有很多種，大多數(shù)是直接埋在地下，也有少數(shù)是架在空中或者安裝在管道里。
03 海底電纜
海底電纜，就是鋪在海底的通信或電力傳輸電纜。它們可以連接各大洲之間的通信網(wǎng)絡，讓我們能夠跨越海洋進行語言和數(shù)據(jù)交流。目前，全球現(xiàn)有超過430根海底光纜，總長度超過130萬公里，繞地球35周！了解更多海底電纜，請參考：《“萬水千山一線牽”——海底光纜你不知道的事！》
04 射頻電纜
射頻電纜是傳輸射頻范圍內(nèi)電磁能量的電纜，是各種無線電通信系統(tǒng)及電子設備中不可缺少的元件。射頻信號通常指的是頻率范圍在3 kHz到300 GHz之間的電磁波。雖然射頻電纜在結(jié)構(gòu)上與同軸電纜相似，即由互相同軸的內(nèi)導體、外導體以及支撐內(nèi)外導體的介質(zhì)組成，但射頻電纜的設計更側(cè)重于高頻信號的傳輸。它通常用于傳輸高頻信號，如無線通信、雷達、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。射頻電纜的屏蔽層通常采用絞合式屏蔽或環(huán)形屏蔽等方式，以有效避免電磁干擾。
從大西洋電報電纜至今，通信電纜始終在物理極限的邊緣拓展著文明的疆域，這其中中國也做出了不少貢獻：
2020年3月，中國科學技術(shù)大學潘建偉院士團隊與清華大學、山東濟南量子技術(shù)研究院等機構(gòu)合作，實現(xiàn)了500公里級真實環(huán)境光纖的雙場量子密鑰分發(fā)和相位匹配量子密鑰分發(fā)，傳輸距離達到509公里，創(chuàng)造了新的世界紀錄。
近日，我國創(chuàng)造了在104.8公里標準光纖通信實驗測試中連續(xù)168小時、速率為2.38kbps的穩(wěn)定傳輸世界紀錄，標志著量子直接通信從理論構(gòu)想成功邁向?qū)嶋H應用階段。2月21日，相關(guān)成果在國際知名期刊《科學進展》上發(fā)表。
下次，當我們拿起電話或者打開電腦時，不妨想想這些默默無聞的通信電纜，這些由人類智慧鑄就的隱形軌道，將愛因斯坦的光速極限轉(zhuǎn)化為可觸摸的現(xiàn)實，讓我們更加緊密地連接在一起。
參考資料
1、【起帆電纜】：《通信電纜是什么及用途和使用范圍有哪些？》；
2、【環(huán)球科學】：《自然》：潘建偉團隊實現(xiàn)50千米的量子存儲器糾纏，量子互聯(lián)網(wǎng)更近一步》，作者：吳非；
3、【光明日報】：《潘建偉：量子世界的“中國耕者”》；
4、【福建省通信管理局】：《新中國通信事業(yè)丨艱苦奮斗維系國脈 通信創(chuàng)業(yè)篳路藍縷》;
5、【c114通信網(wǎng)-通信百科】：通信電纜詞條；
6、【科普中國】：《通信電纜》， 作者：李嘉騫；
7、【騰訊】《什么是同軸電纜？》；
8、【山東省電線電纜行業(yè)協(xié)會】：《同軸電纜知識講解》。
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