5G新基建提速，光通信如何踏浪前行？
2020-08-28 在G.652.D光纖仍占市場(chǎng)主流的當(dāng)下，隨著5G新基建的展開，一些新型光纖光纜正在獲得市場(chǎng)的青睞。
據(jù)GSA數(shù)據(jù)，截至7月底，全球38個(gè)國(guó)家和地區(qū)開通了92張5G商用網(wǎng)絡(luò)，還有126個(gè)國(guó)家和地區(qū)的392家運(yùn)營(yíng)商宣布投資部署5G網(wǎng)絡(luò)。
而在中國(guó)，截至今年6月，全國(guó)共建成開通25萬(wàn)座5G基站。同時(shí)有運(yùn)營(yíng)商表示，部分地區(qū)已經(jīng)提前完成了今年5G網(wǎng)絡(luò)部署任務(wù)。預(yù)計(jì)到今年第3季度末，全國(guó)300余座城市將開通5G商用網(wǎng)絡(luò)。
為此，中國(guó)移動(dòng)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師李允博表示，5G建設(shè)進(jìn)入實(shí)質(zhì)階段，5G網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)一步加快，光網(wǎng)絡(luò)作為5G新基建的重要一環(huán)，將給光纖光纜行業(yè)帶來(lái)了新機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
新需求
隨著新冠肺炎疫情得到有效控制，以5G、數(shù)據(jù)中心為代表的新基建正迅速展開，作為網(wǎng)絡(luò)新基建的重要基礎(chǔ)材料，光纖光纜的需求量也逐步提升。但同時(shí)，5G新基建也對(duì)光纖光纜的性能提出了新的要求。
在5G前傳網(wǎng)絡(luò)層面，中國(guó)移動(dòng)提出了MWDM技術(shù)。據(jù)介紹，該技術(shù)包括AAU彩光模塊、AAU側(cè)無(wú)源波分復(fù)用器、DU側(cè)有源WDM設(shè)備，構(gòu)成統(tǒng)一管控的前傳網(wǎng)絡(luò)。
為進(jìn)一步擴(kuò)展MWDM應(yīng)用場(chǎng)景，滿足10km以上鏈路預(yù)算需求，中國(guó)移動(dòng)與產(chǎn)業(yè)鏈合作，開展了新型色散優(yōu)化光纖的技術(shù)研究。李允博表示，因?yàn)樵?G前傳網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域，G.652.D普通光纖的發(fā)送與色散代價(jià)（TDP）會(huì)超過(guò)6db，需要通過(guò)優(yōu)化前傳網(wǎng)絡(luò)的色散來(lái)降低TDP。
傳統(tǒng)光纖由一個(gè)芯層和一個(gè)包層組成，而上述新型光纖采用在光纖芯層外增加多層包層的折射率剖面設(shè)計(jì)，使得光脈沖能量在高折射率和低折射率區(qū)均勻分布，降低波導(dǎo)色散。通過(guò)理論分析，在1380nm波長(zhǎng)處色散＜3.5ps/nm/km。
在CWDM系統(tǒng)中，中國(guó)移動(dòng)分別在1271nm、1351nm、1371nm波長(zhǎng)和三種不同溫度下測(cè)試了整個(gè)系統(tǒng)的TDP。通過(guò)新型光纖驗(yàn)證測(cè)試，在不同波長(zhǎng)上，尤其是在長(zhǎng)波長(zhǎng)的不同溫度下，TDP均小于0.5db，與G.652.D光纖相比，新型光纖為WDN系統(tǒng)增加至少2.5db的余量。
在骨干網(wǎng)層面，單波400G即將開啟，并進(jìn)入長(zhǎng)周期。李允博表示，在建立400G光系統(tǒng)的過(guò)程中，光纖是最基礎(chǔ)的資源，為了配合400G時(shí)代的開啟，需要加快G.654.E新型光纖的應(yīng)用、并完善工程部署規(guī)范要求。
事實(shí)上，早在2018年，中國(guó)移動(dòng)便組織了G.654.E光纜現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)測(cè)試。結(jié)果表明，G.654.E相比G.652.D，鏈路衰減平均改善約0.02dB/km，光纜自身衰減平均改善約0.02dB/km，與預(yù)期一致。此外，G.654.E相比同纜G.652.D，承載的同速率系統(tǒng)OSNR余量均有提升（1.82-2.78dB），入纖功率均有約1dB的提升。
因此，李允博認(rèn)為，從超高速傳輸技術(shù)發(fā)展來(lái)看，兼具低非線性效應(yīng)（大有效面積）和低衰減系數(shù)的G.654.E光纖是200G、400G及未來(lái)Tbit/s超高速傳輸技術(shù)的首選光纖。
不過(guò)，李允博也指出，在實(shí)際部署中，為降低光纖損耗，應(yīng)避免大有效面積超低損新型光纖與傳統(tǒng)光纖的混合熔接，采用與新型光纖匹配的跳纖、尾纖和系統(tǒng)，加強(qiáng)現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用中G.654.E光纖熔接質(zhì)量管理，編制G.654.E光纖熔接操作手冊(cè)。
據(jù)悉，中國(guó)移動(dòng)正在計(jì)劃部署新的400G骨干網(wǎng)，通過(guò)疊加基于G.654.E光纖為基礎(chǔ)，以光交叉為主的新平面，打造高性能的光傳輸網(wǎng)絡(luò)。
新產(chǎn)品
隨著新需求的出現(xiàn)，光通信行業(yè)進(jìn)入了新產(chǎn)品的發(fā)布周期，將一批新型光纖光纜推向市場(chǎng)。
在前不久揭曉的中國(guó)移動(dòng)2020年至2021年普通光纜產(chǎn)品集采中，共有長(zhǎng)飛光纖、亨通光電、烽火通信、杭州富通等14家企業(yè)中標(biāo)。其中，長(zhǎng)飛光纖以近20%的中標(biāo)份額成為此次集采的最大贏家，體現(xiàn)了該公司在光通信領(lǐng)域較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。
不過(guò)，隨著國(guó)內(nèi)光通信廠商產(chǎn)能的提升，以及市場(chǎng)需求增長(zhǎng)后勁不足，國(guó)內(nèi)普通光纖光纜市場(chǎng)出現(xiàn)了供過(guò)于求的局面，價(jià)格戰(zhàn)頻現(xiàn)。對(duì)此，長(zhǎng)飛光纖率先轉(zhuǎn)換賽道，推出了一系列新產(chǎn)品，以滿足5G新基建過(guò)程中出現(xiàn)的新需求。
在諸多新產(chǎn)品中，面向5G前傳的色散平坦新型光纖是最大的亮點(diǎn)。據(jù)悉，該新型光纖通過(guò)優(yōu)化波導(dǎo)色散，降低1260—1380nm波段色散，使得色散曲線斜率更小。其中在1260nm波長(zhǎng)處，新型光纖色散≥-7.5ps/nm/km，G.652.D光纖的色散介于-5.4ps/nm/km和-4ps/nm/km之間；在1380nm處，新型光纖色散 ≤1.8ps/nm/km，G.652.D光纖的色散介于4.9ps/nm/km和6.1ps/nm/km之間。其它關(guān)鍵性能，兩者相兼容。
此外，同等條件下，新型光纖至少比G.652.D光纖的傳輸距離遠(yuǎn)5km；在同樣的傳輸距離內(nèi)，使用同樣的光模塊下，新型光纖可為系統(tǒng)留下更多的維護(hù)余量。如果余量相同，新型光纖可以使用成本更低的光模塊。
測(cè)試結(jié)果也表明，新型光纖在CWDM/MWDM系統(tǒng)中的應(yīng)用，結(jié)果和預(yù)算一致，全波長(zhǎng)的色散代價(jià)都能控制在1dB以內(nèi)。且在不同速率、不同長(zhǎng)度以太網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，新型光纖可以完全兼容以太網(wǎng)的傳輸。在100G DSP系統(tǒng)中的應(yīng)用，新型光纖完全兼容。
與此同時(shí)，針對(duì)即將全面部署的400G系統(tǒng)，長(zhǎng)飛光纖推出了更低衰減系數(shù)和更大有效面積的G.654.E光纖。據(jù)介紹，該產(chǎn)品已成功應(yīng)用在三大運(yùn)營(yíng)商多個(gè)G.654.E干線光纜線路工程項(xiàng)目，并通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)400G測(cè)試，支持未來(lái)10年到20年的網(wǎng)絡(luò)需求，為5G商用成熟之后的網(wǎng)絡(luò)帶寬需求提供了比較優(yōu)秀的光纖光纜解決方案。
為了應(yīng)對(duì)5G發(fā)展帶來(lái)的管道資源緊張，滿足城域網(wǎng)中低衰減的需求，解決工程部署中光纖尾端經(jīng)常被彎曲導(dǎo)致的傳輸通道損耗驟增與速率降低問(wèn)題，長(zhǎng)飛光纖推出了200μm的小尺寸光纖——BILL光纖。
而為了滿足5G時(shí)代云數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)大的剛需，長(zhǎng)飛公司打造了全系列高品質(zhì)多模光纖產(chǎn)品，并成功服務(wù)東風(fēng)汽車、京東、中國(guó)鐵路等客戶的數(shù)據(jù)中心，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保持份額領(lǐng)先。
隨著這些新產(chǎn)品的發(fā)布，長(zhǎng)飛光纖進(jìn)一步鞏固了其在光通信行業(yè)的領(lǐng)先地位。
新未來(lái)
5G網(wǎng)絡(luò)部署的速度正在加快，對(duì)光纖光纜等基礎(chǔ)材料的性能要求也在提升。光通信行業(yè)又將面臨新的技術(shù)、新的需求和新的挑戰(zhàn)。
目前，如何通過(guò)多維復(fù)用，進(jìn)一步提升光纖的容量，就是在光通信行業(yè)正在探討的新技術(shù)領(lǐng)域之一。
李允博表示，對(duì)于光纖而言，波長(zhǎng)、模式、纖芯是三個(gè)相互獨(dú)立的維度，可以進(jìn)行任意的排列組合，實(shí)現(xiàn)多個(gè)維度的復(fù)用，以達(dá)到增加可用通道數(shù)的目的。傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)無(wú)論如何拓展使用波段，都僅為一維復(fù)用，使用的是單模光纖。
在一維復(fù)用的基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商可以考慮引入少模光纖，進(jìn)行多模傳輸。也就是說(shuō)，在各個(gè)模式上均可以獨(dú)立攜帶波長(zhǎng)信道，當(dāng)增加模式后，可在模式維度上增加信道數(shù)量，此為二維復(fù)用。
在二維復(fù)用基礎(chǔ)上，運(yùn)營(yíng)商還可以考慮引入多芯少模光纖，讓各個(gè)纖芯均可獨(dú)立攜帶模式信道，當(dāng)增加纖芯后，可在纖芯維度上增加信道數(shù)量，此為三維復(fù)用。
三個(gè)維度相互獨(dú)立，所以不影響各維度上的一維拓展。同時(shí)，在已有WDM系統(tǒng)中所使用的各種技術(shù)均可平滑遷移到多維復(fù)用當(dāng)中繼續(xù)使用。這樣可以使光纖的容量得到進(jìn)一步增長(zhǎng)。
因此，李允博表示，面向未來(lái)5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商要提前做好G.654.E部署準(zhǔn)備。光通信行業(yè)，也可以結(jié)合5G前傳網(wǎng)絡(luò)需求，進(jìn)一步探討新型色散優(yōu)化光纖的應(yīng)用可行性，以及空分復(fù)用技術(shù)在提升光纖容量方面的可行性。
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