光纖光纜的新時(shí)代 低損耗抗彎光纖助力未來(lái)網(wǎng)絡(luò )建設

        光纖是現代通訊網(wǎng)絡(luò )的奠基石，其提供的數據容量和傳導速率使最新的通訊裝置和服務(wù)項目成為可能。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )需求的上升，我們對光纖的要求也越來(lái)越多：更大的容量，更快的速度和更為寬闊的配置適應性。由于數據容量的不斷增長(cháng)和電信業(yè)營(yíng)業(yè)收入的相對低迷，運營(yíng)商需要對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行有效資本支出，實(shí)現操作、管理和維護上的低成本化(OAM)，以支撐電信業(yè)的投資回報率。

　　為此，運營(yíng)商采用光傳輸網(wǎng)絡(luò )(OTN)的方法，使不同的服務(wù)類(lèi)型(例如，SONET/SDH，以太網(wǎng)，光通道和存儲服務(wù))共存于同一傳輸層。這種協(xié)議傳輸的通用性和服務(wù)的透明度為運營(yíng)商帶來(lái)了巨大的資本支出和OAM收益，最終降低每比特的光傳送成本。

　　同樣，運營(yíng)商也在尋求系統供應商提供具有更大容量的網(wǎng)絡(luò )，并控制每比特光傳送成本。為傳送擴容，數據傳輸率被提高了。然而數據傳輸率的每一步提高都對系統容限造成壓力，盡管這種壓力迄今為止已通過(guò)光電系統增強的復雜性抵消掉，但要知道系統的復雜性天生就是成本增加的代名詞。

　　然而，針對這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò )的基礎——光纖可以協(xié)助解決。在最初的兩種主要傳輸波長(cháng)——1310nm和1550nm波長(cháng)下，光傳輸的衰減被顯著(zhù)地降低，分別為0.35dB/km和0.21dB/km，同時(shí)接收器端的信號強度也得到了改善?，F在市售的低損耗標準單模光纖G.652.D更是展示出在1310nm和1550nm波長(cháng)下分別為0.32 dB/km和0.18dB/km的出色的傳輸低損耗性。這一結果提高了系統容限，減少了系統的復雜性和每比特的傳輸成本。

　　隨著(zhù)高速寬帶的應用，運營(yíng)商在接入網(wǎng)絡(luò )上尋求類(lèi)似的每比特成本的效率。我們已經(jīng)看到大范圍的架空鋪設和空間有限的接頭盒在光纜彎曲的時(shí)候，會(huì )造成信號丟失和系統容限的減少。因此，為了保護容限和降低網(wǎng)絡(luò )接入的OAM成本，低彎曲損耗光纖被開(kāi)發(fā)并被歸入ITU-T G.657標準。G.657光纖包含三個(gè)主要分類(lèi)：

　　G.657.A1，彎曲性能改善光纖;G.657.A2，彎曲性能增強光纖;G.657.B3，彎曲性能不敏感光纖。

　　這三類(lèi)光纖中，G.657.A1是室外纜最常用的光纖。有著(zhù)出色彎曲性能的G.657.A2和G.657.B3光纖并不是室外設備條件所必要的;另外，這兩種光纖的纖芯截面工藝產(chǎn)生的優(yōu)越的彎曲性能與基本采用G.652D光纖的大批量室外設備在現場(chǎng)熔接和安裝上并不兼容。

　　由于低損耗光纖和抗彎光纖的出現，如何在合適的場(chǎng)景分別使用這兩種光纖，成為網(wǎng)絡(luò )設計師一項頗具技術(shù)挑戰的工作。為實(shí)現經(jīng)濟效益最大化，網(wǎng)絡(luò )設計師不得不在網(wǎng)絡(luò )系統的不同部分，對兩種G.652.D光纖和G.657.A1光纖做仔細挑選，這也意味著(zhù)對于光纜多樣性的需求。因此，改變成為必然。

　　新時(shí)代

　　如果施工人員無(wú)需再為究竟選擇哪一種光纖，或者說(shuō)，無(wú)需再為究竟選擇低損耗還是彎曲低損耗性能的光纖之間糾結時(shí)，光纖光纜的布線(xiàn)會(huì )簡(jiǎn)單得多。新研制的光纖先進(jìn)性讓人們不再為這樣的選擇煩惱。最新一代G.652.D光纖既為業(yè)界帶來(lái)最前沿的低損耗性能又提升了G.657.A1光纖的抗彎性，同時(shí)也滿(mǎn)足了前向兼容性。

　　這種新型光纖在1550nm和1310nm波長(cháng)下分別僅有0.18dB/km和0.32dB/km的低損耗(也能夠使光纜的平均損耗處在同一基準)。它的抗彎性能超過(guò)了G.657A1的標準，并且9.2微米的模場(chǎng)直徑也能很好的匹配早期的G.652D光纖。成效：為高容量提供更充足的系統容限;改善的彎曲性更加適應接入網(wǎng)絡(luò )，以及與早期使用的G.652.D光纖的反向兼容，這一切皆因一根小小的光纖。為更好理解這么一根光纖能為運營(yíng)商帶來(lái)什么，讓我們接下來(lái)一探究竟。

　　低傳輸損耗優(yōu)勢明顯

　　隨著(zhù)數據傳輸率在長(cháng)距離網(wǎng)絡(luò )覆蓋從10 Gbps到40 Gbps，再向100 Gbps的提升，系統需要通過(guò)使用先進(jìn)的調制格式、連貫的工業(yè)技術(shù)以及數字信號處理獲取更高的光信噪比。但在100 Gbps，由于光信噪比的不足，降低了這一實(shí)現可能。

　　過(guò)渡到400Gbps將給系統實(shí)現帶來(lái)進(jìn)一步的壓力，如同過(guò)渡到全光網(wǎng)絡(luò )時(shí)，其中的光分插復用器和光開(kāi)關(guān)會(huì )增加連接的平均長(cháng)度，也意味著(zhù)網(wǎng)絡(luò )中的元器件產(chǎn)生附加損耗。

　　低損耗光纖網(wǎng)絡(luò )已遍及全球，日益提升的光信噪比帶來(lái)如下諸多益處：

　　以最小的傳輸距離犧牲達到更高的傳輸速率;減少長(cháng)距離傳輸中的放大的數量;通過(guò)為OADMs提供額外的系統冗余，從而簡(jiǎn)化全光網(wǎng)絡(luò )的過(guò)渡此外，低損耗性能的光纖也帶來(lái)了間接經(jīng)濟效益也已得到驗證。

　　低損耗光纖無(wú)形中也延長(cháng)了光纜修復使用的周期。在一些發(fā)展中國家，新的運輸和基礎設施的建設發(fā)展步伐導致了頻繁的光纜斷裂。沒(méi)有光纜足夠的冗余度，那么這段光纜很快會(huì )廢棄一些光纜僅使用5年，由于頻繁維修耗盡了系統的功率預算，這與光纜的市場(chǎng)預期的20年或更長(cháng)壽命形成了鮮明對比。

　　在接入網(wǎng)中，這些新的低損耗的光纖可以延長(cháng)FTTx和移動(dòng)回傳系統，并且可以擴展覆蓋20%的用戶(hù)、大樓(在1310nm波長(cháng)，與0.35dB/km損耗的光纖相比，低損耗光纖僅為0.32 dB/km損耗)。額外的容限不只是延長(cháng)光纜的使用周期，也可以使用預連接的方案，使布線(xiàn)更有效率。

　　網(wǎng)絡(luò )接入的系統演變將出現GPON與新的10Gbps的XGPON標準并存。為實(shí)現這一目標，XGPON上行波長(cháng)從1310nm降低至1270nm波長(cháng),這個(gè)波長(cháng)本質(zhì)上比1310 nm具有更高的傳輸損耗。當XGPON部署在一個(gè)傳統的GPON網(wǎng)絡(luò )上時(shí)，上行波長(cháng)的額外損失會(huì )對系統容限和在延伸與覆蓋上的原始系統設計提出挑戰。但先進(jìn)的G.652.D低損耗光纖在1270nm波長(cháng)下的傳輸損耗同傳統的G.652.D在1310nm波長(cháng)下傳輸損耗相差無(wú)幾。這一特性將使原始系統設計花費最小的代價(jià)完成從GPON到XGPON的升級。同樣，WDM-PON或許可以使用更高衰減的超1600nm的波長(cháng)，也因此會(huì )受益于低衰減光纖。

　　彎曲低損耗提升傳輸性能

　　高速寬帶服務(wù)的需求推動(dòng)著(zhù)光纖在接入網(wǎng)絡(luò )的深入以提供FTTx寬帶服務(wù)和3G和4G無(wú)線(xiàn)寬帶數據回傳業(yè)務(wù)。光纜在這些網(wǎng)絡(luò )的鋪設上帶來(lái)了不同的挑戰，而具備較低彎曲損耗性的G.657光纖可以完成。接入網(wǎng)所面臨的特殊挑戰是各式各樣的。

　　室外接入網(wǎng)本質(zhì)上是一種分布式網(wǎng)，具有許多光纖管理連接系統的節點(diǎn)，比如機房和接頭盒。出于較高人口密度引起的空間限制和空間美學(xué)的要求，這些機房和接頭盒的空間需非常緊湊。

　　連接到樓，住戶(hù)和4G天線(xiàn)的光纜通常是架空鋪設，這些架空鋪設的光纜需具備輕質(zhì)和靈活鋪設的特性。

　　用戶(hù)密度和有限的可使用空間促使外徑更小的室外纜直徑設計上，能提升接入網(wǎng)容量的大芯數光纜成為大勢所趨。

　　接入網(wǎng)的這些所有因素都對光纜的抗彎性帶來(lái)挑戰。光纜接入空間狹小的機房或接頭盒時(shí)會(huì )承受更小的彎曲半徑。而架空的光纜則需應對靈活性的鋪設以及生命周期中的高低溫變化。為減少因彎曲造成的信號丟失和為架空光纜的彎曲性能及抗低溫性能，抗彎的G.657.A1光纖已經(jīng)被用于接入網(wǎng)。另一方面，小直徑、大芯數光纜，會(huì )對內部光纖產(chǎn)生微彎應力，造成光信號損耗。所以，抗彎性改善的光纖被用于這些小直徑、大芯數的網(wǎng)絡(luò )接入光纜中，有助于光信號損耗的改善。

　　正如電信行業(yè)遍布了令人興奮不已的千機萬(wàn)變和為消費者推出的各種新設備，電信運營(yíng)商的世界也充滿(mǎn)了富有挑戰性的變革和新的網(wǎng)絡(luò )容量升級要求——所有這一切都需要通過(guò)低投資和低成本維護以保證良好的網(wǎng)絡(luò )投資回報率。因此，全世界的運營(yíng)商正在鋪設光傳輸網(wǎng)，通過(guò)OTN網(wǎng)絡(luò )的良好互通性，建設一個(gè)低成本高效率的匯聚長(cháng)途干線(xiàn)，城域和接入的通信網(wǎng)。

　　現在，這些運營(yíng)商可以從他們的光纖基礎設施進(jìn)一步受益，因為人們已不再需要在彎曲損耗改進(jìn)和先進(jìn)的低損耗性能之間做選擇?，F在，這兩項功能在一根光纖里就可實(shí)現。這種光纖簡(jiǎn)化了成纜設計，降低成本、增加容量將適應于未來(lái)長(cháng)途干線(xiàn)、城域和接入網(wǎng)絡(luò )建設。

日期：2013/9/16