早上9點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)這項(xiàng)任務(wù)靠的就是支撐現(xiàn)代通信的基石——通信電纜。

1891年，人們?cè)谕瓿射佋O(shè)第一條橫跨英吉利海峽的通信電纜時(shí)，或許不會(huì)想到這些包裹著橡膠和金屬的線纜，會(huì)在百年后編織成覆蓋全球的數(shù)字神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。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(luò)，還在工業(yè)、軍事、科研等多個(gè)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(shí)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(bào)、傳真文件、電視和廣播節(jié)目、數(shù)據(jù)和其他電信號(hào)電纜的總稱，通常由纜芯和護(hù)套兩大部分組成：纜芯由多根互相絕緣的導(dǎo)線或?qū)w絞合而成，承擔(dān)信息傳輸；而護(hù)套則像一層堅(jiān)實(shí)的“盔甲”，旨在保護(hù)纜芯不受潮、不受外界機(jī)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(diǎn)。

02 通信電纜的分類

從結(jié)構(gòu)特性和應(yīng)用場合進(jìn)行劃分，通信電纜可以分為以下幾類：

結(jié)構(gòu)性分類

01 對(duì)稱電纜

對(duì)稱電纜的每對(duì)芯線由兩根線質(zhì)、線徑及對(duì)地絕緣電阻相同且相互絕緣的導(dǎo)線組成，它們被扭絞在一起，形成雙絞線，以減小各對(duì)導(dǎo)線之間的干擾。這種對(duì)稱設(shè)計(jì)確保了信號(hào)傳輸過程中的高度平衡與穩(wěn)定性。

對(duì)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(yīng)用需求，對(duì)稱電纜可分為高頻和低頻兩種類型，前者傳輸頻率可高達(dá)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(duì)稱電纜接到電話交換機(jī)上再進(jìn)行通話的。還有一些企業(yè)內(nèi)部或者學(xué)校網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)也經(jīng)常會(huì)用到這種對(duì)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(yuǎn)距離通信的要求，但對(duì)稱電纜憑借其獨(dú)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(dǎo)體的細(xì)銅線、絕緣材料、網(wǎng)狀導(dǎo)電體（通常是銅或合金做的）和絕緣護(hù)套。這種電纜適用于高頻通信，傳輸頻率可高達(dá)10至100兆赫，有著傳輸信號(hào)衰減小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

在現(xiàn)代應(yīng)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(hào)就是通過同軸電纜從電視塔或者有線電視網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娨暀C(jī)上的。還有一些老式的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)也用過同軸電纜來連接計(jì)算機(jī)。在光纖網(wǎng)絡(luò)普及的當(dāng)下，在一些需要長距離傳輸高清視頻信號(hào)的場合，同軸電纜仍然是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

此外，同軸電纜還被廣泛應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)、雷達(dá)和衛(wèi)星通信設(shè)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(shè)備，從而確保高清晰度的圖像和視頻信號(hào)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(hào)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(qiáng)元件和外護(hù)套等部分構(gòu)成。纖芯是非常細(xì)的玻璃或塑料芯線，用于傳輸光信號(hào)；包層則緊密圍繞纖芯，提供較低的折射率，使光信號(hào)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(hù)層，用于增強(qiáng)光纖的機(jī)械強(qiáng)度；加強(qiáng)元件提供額外的機(jī)械支撐，防止光纖在拉伸或彎曲時(shí)受損；外護(hù)套則保護(hù)整個(gè)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(qiáng)、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(luò)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(wù)器和存儲(chǔ)設(shè)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(dòng)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(yīng)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(shí)候也會(huì)架在空中。這種電纜里面有很多對(duì)導(dǎo)線，可滿足城市里復(fù)雜的通信需求。該電纜安裝靈活，方便維護(hù)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(jìn)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(fù)用技術(shù)把很多信息一起傳過去。長途電纜的敷設(shè)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(luò)，讓我們能夠跨越海洋進(jìn)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(qǐng)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(shè)備中不可缺少的元件。射頻信號(hào)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(dǎo)體、外導(dǎo)體以及支撐內(nèi)外導(dǎo)體的介質(zhì)組成，但射頻電纜的設(shè)計(jì)更側(cè)重于高頻信號(hào)的傳輸。它通常用于傳輸高頻信號(hào)，如無線通信、雷達(dá)、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(bào)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(xiàn)：

2020年3月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士團(tuán)隊(duì)與清華大學(xué)、山東濟(jì)南量子技術(shù)研究院等機(jī)構(gòu)合作，實(shí)現(xiàn)了500公里級(jí)真實(shí)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(dá)到509公里，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

近日，我國創(chuàng)造了在104.8公里標(biāo)準(zhǔn)光纖通信實(shí)驗(yàn)測試中連續(xù)168小時(shí)、速率為2.38kbps的穩(wěn)定傳輸世界紀(jì)錄，標(biāo)志著量子直接通信從理論構(gòu)想成功邁向?qū)嶋H應(yīng)用階段。2月21日，相關(guān)成果在國際知名期刊《科學(xué)進(jìn)展》上發(fā)表。

下次，當(dāng)我們拿起電話或者打開電腦時(shí)，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(shí)，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(xué)】：《自然》：潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)50千米的量子存儲(chǔ)器糾纏，量子互聯(lián)網(wǎng)更近一步》，作者：吳非；

3、【光明日?qǐng)?bào)】：《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(lán)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(huì)】：《同軸電纜知識(shí)講解》。