10/16/2014，近年來，隨著三網(wǎng)融合、IPTV新業(yè)務(wù)以及大數(shù)據(jù)處理等等信息需求的突破性發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)帶寬需求呈爆炸性增長趨勢，骨干網(wǎng)傳輸帶寬的年均增長速度達到50%以上。2013年隨著三大運營商陸續(xù)啟動100G采集，骨干網(wǎng)已經(jīng)全面進入了100G時代。與此同時為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量的急劇提升， 400G及超400G光纖通信技術(shù)的應(yīng)用需求越來越迫切，預(yù)計到2017年將迎來400G時代。而我國光纖網(wǎng)大規(guī)模建設(shè)始于上世紀80，90年代，預(yù)計2015年后干線網(wǎng)絡(luò)一半網(wǎng)絡(luò)即將到期，需要部署新的光纖網(wǎng)絡(luò)。而光纖作為光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，其使用壽命超過20年，鋪設(shè)施工到位后很難改動，所以選擇光纖需要考慮其壽命期限內(nèi)所有的網(wǎng)絡(luò)需求。目前相干通信技術(shù)的出現(xiàn)，使100G及超100G系統(tǒng)的色散和偏振模色散問題得到了很好的解決，制約速率的關(guān)鍵是光纖的衰減和非線性。因此低損耗光纖受到了市場的追捧。

低損耗光纖的優(yōu)勢

    低損耗光纖不改變光纖的波導結(jié)構(gòu)，完全兼容G.652.D標準，其工藝主要是通過改善光纖內(nèi)部的應(yīng)力從而優(yōu)化瑞利散射來降低損耗，因此相比于普通G.652D，具有更低的衰減性能，而且價格也與普通的G652D光纖相當。具體衰減指標如表1。

                                       表1 普通G652D光線與低損耗光纖對比

    以每跨段對應(yīng)80km傳輸和開銷，對于典型跨段為16跨段*22dB的通信系統(tǒng)，采用相干QPSK的40G和100G技術(shù)時，系統(tǒng)的OSNR要求均在12.5dB或以內(nèi)。此時，保證光通信系統(tǒng)良好傳輸?shù)墓饫w衰減至少要小于0.2dB/km；當所采用的光纖衰減低于該要求時，衰減越低，則越可以滿足系統(tǒng)要求，從而可充分享受光信噪比提升帶來的好處。因此表1所述的兩類光纖均可以滿足40G和100G的傳輸使用要求。

    而單純從光纖的衰減角度分析，通過降低光纖的衰減提升光信噪比可帶來如下益處：從系統(tǒng)的角度考慮，相同傳輸距離下，低損耗光纖增加1.2dB系統(tǒng)余量；系統(tǒng)余量相同的條件下，低損耗光纖可以延長30%傳輸距離。對于400G乃至1Tbps的超高速光纖通信系統(tǒng)而言，從理論計算來看，在相同跨距內(nèi)，在光纖衰減上的改善無法滿足400G乃至超400G技術(shù)的應(yīng)用要求。在同樣的光纖環(huán)境中，系統(tǒng)容量越高、傳輸距離越短，400G的傳輸距離約為100G的1/3，因此如果采用損耗更低更可靠的光纖，可以減少未來擴容時再生站的數(shù)量，對于400G的傳輸速率來說，相比普通單模光纖，低損耗光纖能減少約20%的再生站數(shù)。

    目前市場存在的超低損耗光纖，一般采用了純硅芯光纖，通過在包層摻氟降低包層的折射率，然而摻氟后的玻璃的粘度隨溫度變化很大。在高溫下，芯層與包層的粘度匹配，容易產(chǎn)生應(yīng)力，難以消除。因此部分廠商在制備超低損耗光纖時會在芯層添加堿金屬以降低芯層的粘度，使其光纖的芯層和包層的粘度在高溫下匹配，但是，這類光纖的穩(wěn)定性還需要長時間的證實。在理論上，成本頗高的超低損耗光纖無法滿足相同跨距下400G乃至超400G技術(shù)的應(yīng)用要求。烽火通信目前研發(fā)的、已經(jīng)在實驗室試用的新型光纖——低損耗大有效面積抗彎光纖，從理論上可以滿足，而且成本不高。因此，超低損耗光纖不適合此時大規(guī)模商用。

烽火低損耗光纖超長跨距傳輸試驗

    2013年初，烽火武漢光纖基地便開始著手開發(fā)低損耗光纖。得益于從武漢郵電科學研究院以來30多年對拉絲工藝的經(jīng)驗積累與技術(shù)沉淀，烽火武漢光纖基地對低損耗光纖的研究僅僅耗時三個月便得到突破性進展，經(jīng)過設(shè)備改造和工藝改進，烽火武漢光纖基地實現(xiàn)了量產(chǎn)500萬芯公里低損耗光纖的規(guī)模生產(chǎn)。2014年初，烽火武漢光纖基地拉制了一批高質(zhì)量低損耗光纖，與國家重點實驗室合作進行了某廠普通光纖與烽火低損耗光纖的長跨距傳輸對比實驗。圖1是國重實驗室利用自主開發(fā)的單載波實時收發(fā)系統(tǒng)，進行400公里超長跨距實驗的裝置圖，其中藍色部分為國家重點實驗室設(shè)計的電子電路。


                                                       圖1

實驗調(diào)制格式為單偏振、單載波2.5Gb/s QPSK 信號；傳輸鏈路分別為400公里某廠普通單模光纖，其中1550nm衰減的平均值為0.19dB/km和 400公里烽火低損耗光纖，其中1550nm衰減的平均值為0.181dB/km.

                                            表3 兩種光纖長距傳輸結(jié)果對比

    實驗結(jié)果見表3與圖2，某廠普通光纖接收端糾前誤碼率在4e-4左右，烽火低損耗光纖接受端糾前誤碼率在1.3e-5，按照普通FEC糾錯容限（門限為3.8e-3），兩種光纖都可以實現(xiàn)無誤碼傳輸，但相比而言，400公里超低損光纖的損耗比之小4.3dB，在接收端信噪比提升約4.3dB,其系統(tǒng)傳輸性能提升近一個數(shù)量級（從4e-4至1e-5），得益于光纖損耗的減小，理論分析，相比標準單模光纖，其傳輸距離可無誤碼傳輸多24公里左右，優(yōu)勢明顯。


                                           圖2

烽火低損耗光纜

    光纖衰減對鏈路的貢獻最終體現(xiàn)在光纜上，成纜非常重要，需要避免附加損耗。烽火通信的成纜技術(shù)沉淀了15年，在余長精確控制，成纜張力均勻控制等方面的工藝控制上保持著技術(shù)領(lǐng)先。用改進的工藝制備了一個批次的低損耗光纖，共10078.8km，衰減原始數(shù)據(jù)見圖3。從上圖可看出，1550nm衰減的平均值為0.1812dB/km，最小值為0.1784dB/km，最大值為0.1838dB/km；其中1550衰減≤0.182dB/km光纖約在總量的92.56%，約9329.4km.


                                         圖3 低損耗光纖衰減分布圖

    實際試驗中，剔除了在波長1550nm衰減值大于0.182dB/km的光纖，僅針對上述部分1550nm衰減≤0.182dB/km的光纖后續(xù)成纜情況進行統(tǒng)計匯總。詳見圖4


圖4 成纜后衰減分布圖

    成纜后，1550nm衰減系數(shù)系數(shù)平均值為0.1815dB/km，最大值0.1835dB/km，優(yōu)于合格標準；從以上分布圖可以看出，光纜1550nm衰減系數(shù)小于0.182dB/km,約占總量的71.68%。從以上圖可以看出，光纖成纜后，1550nm衰減測試值是以0.182dB/km為中心，滿足正態(tài)分布；衰減值較為集中，衰減值左右分布均勻變化。

    目前，全球部署的高速大容量光通信網(wǎng)絡(luò)依然是以100G技術(shù)為主來開展，現(xiàn)有的單模光纖技術(shù)已可滿足應(yīng)用需求，同時結(jié)合材料體系的匹配和長期可靠性的應(yīng)用來看，優(yōu)選低損耗單模光纖技術(shù)對系統(tǒng)整體性能提升起到較大幫助，不會對當前的系統(tǒng)運行帶來隱患和干擾。先進的成纜技術(shù)不僅不會對低損耗光纖產(chǎn)生附加衰減，甚至有可能帶來增益效果。烽火武漢光纖基地率先實現(xiàn)了2800m/min的高速拉絲，產(chǎn)量突破了2000萬芯公里，通過高速拉絲與規(guī)模生產(chǎn)降低了單模光纖的單耗與成本，在質(zhì)量保證的基礎(chǔ)上為新一代光纖骨干網(wǎng)的建設(shè)節(jié)省了成本；另外500萬芯公里低損耗光纖為光纖骨干網(wǎng)建設(shè)提供的更加優(yōu)化的選擇。

    2013年中國電信吐魯番蘭州定西干線光纜線路工程光纜采購項目，中國移動通信集團公司天津-石家莊國家一級干線光纜傳輸系統(tǒng)工程，中國聯(lián)通長途傳輸網(wǎng)林芝-芒康光纜線路新建工程光纜等等，烽火通信的低損耗光纖光纜已經(jīng)被各大運營商大量采購，在骨干網(wǎng)上已普遍使用。