5G新基建提速，光通信如何踏浪前行？
2020-08-28 在G.652.D光纖仍占市場主流的當下，隨著5G新基建的展開，一些新型光纖光纜正在獲得市場的青睞。
據(jù)GSA數(shù)據(jù)，截至7月底，全球38個國家和地區(qū)開通了92張5G商用網(wǎng)絡，還有126個國家和地區(qū)的392家運營商宣布投資部署5G網(wǎng)絡。
而在中國，截至今年6月，全國共建成開通25萬座5G基站。同時有運營商表示，部分地區(qū)已經(jīng)提前完成了今年5G網(wǎng)絡部署任務。預計到今年第3季度末，全國300余座城市將開通5G商用網(wǎng)絡。
為此，中國移動研究院教授級高級工程師李允博表示，5G建設進入實質(zhì)階段，5G網(wǎng)絡部署進一步加快，光網(wǎng)絡作為5G新基建的重要一環(huán)，將給光纖光纜行業(yè)帶來了新機遇和挑戰(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)絡新基建的重要基礎材料，光纖光纜的需求量也逐步提升。但同時，5G新基建也對光纖光纜的性能提出了新的要求。
在5G前傳網(wǎng)絡層面，中國移動提出了MWDM技術。據(jù)介紹，該技術包括AAU彩光模塊、AAU側(cè)無源波分復用器、DU側(cè)有源WDM設備，構(gòu)成統(tǒng)一管控的前傳網(wǎng)絡。
為進一步擴展MWDM應用場景，滿足10km以上鏈路預算需求，中國移動與產(chǎn)業(yè)鏈合作，開展了新型色散優(yōu)化光纖的技術研究。李允博表示，因為在5G前傳網(wǎng)絡長波長區(qū)域，G.652.D普通光纖的發(fā)送與色散代價（TDP）會超過6db，需要通過優(yōu)化前傳網(wǎng)絡的色散來降低TDP。
傳統(tǒng)光纖由一個芯層和一個包層組成，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計，使得光脈沖能量在高折射率和低折射率區(qū)均勻分布，降低波導色散。通過理論分析，在1380nm波長處色散＜3.5ps/nm/km。
在CWDM系統(tǒng)中，中國移動分別在1271nm、1351nm、1371nm波長和三種不同溫度下測試了整個系統(tǒng)的TDP。通過新型光纖驗證測試，在不同波長上，尤其是在長波長的不同溫度下，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，并進入長周期。李允博表示，在建立400G光系統(tǒng)的過程中，光纖是最基礎的資源，為了配合400G時代的開啟，需要加快G.654.E新型光纖的應用、并完善工程部署規(guī)范要求。
事實上，早在2018年，中國移動便組織了G.654.E光纜現(xiàn)網(wǎng)試點測試。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，李允博認為，從超高速傳輸技術發(fā)展來看，兼具低非線性效應（大有效面積）和低衰減系數(shù)的G.654.E光纖是200G、400G及未來Tbit/s超高速傳輸技術的首選光纖。
不過，李允博也指出，在實際部署中，為降低光纖損耗，應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)，加強現(xiàn)網(wǎng)應用中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。
據(jù)悉，中國移動正在計劃部署新的400G骨干網(wǎng)，通過疊加基于G.654.E光纖為基礎，以光交叉為主的新平面，打造高性能的光傳輸網(wǎng)絡。
新產(chǎn)品
隨著新需求的出現(xiàn)，光通信行業(yè)進入了新產(chǎn)品的發(fā)布周期，將一批新型光纖光纜推向市場。
在前不久揭曉的中國移動2020年至2021年普通光纜產(chǎn)品集采中，共有長飛光纖、亨通光電、烽火通信、杭州富通等14家企業(yè)中標。其中，長飛光纖以近20%的中標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域較強的競爭實力。
不過，隨著國內(nèi)光通信廠商產(chǎn)能的提升，以及市場需求增長后勁不足，國內(nèi)普通光纖光纜市場出現(xiàn)了供過于求的局面，價格戰(zhàn)頻現(xiàn)。對此，長飛光纖率先轉(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。據(jù)悉，該新型光纖通過優(yōu)化波導色散，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。
測試結(jié)果也表明，新型光纖在CWDM/MWDM系統(tǒng)中的應用，結(jié)果和預算一致，全波長的色散代價都能控制在1dB以內(nèi)。且在不同速率、不同長度以太網(wǎng)系統(tǒng)中的應用，新型光纖可以完全兼容以太網(wǎng)的傳輸。在100G DSP系統(tǒng)中的應用，新型光纖完全兼容。
與此同時，針對即將全面部署的400G系統(tǒng)，長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)品已成功應用在三大運營商多個G.654.E干線光纜線路工程項目，并通過現(xiàn)網(wǎng)400G測試，支持未來10年到20年的網(wǎng)絡需求，為5G商用成熟之后的網(wǎng)絡帶寬需求提供了比較優(yōu)秀的光纖光纜解決方案。
為了應對5G發(fā)展帶來的管道資源緊張，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)常被彎曲導致的傳輸通道損耗驟增與速率降低問題，長飛光纖推出了200μm的小尺寸光纖——BILL光纖。
而為了滿足5G時代云數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴大的剛需，長飛公司打造了全系列高品質(zhì)多模光纖產(chǎn)品，并成功服務東風汽車、京東、中國鐵路等客戶的數(shù)據(jù)中心，在國內(nèi)市場保持份額領先。
隨著這些新產(chǎn)品的發(fā)布，長飛光纖進一步鞏固了其在光通信行業(yè)的領先地位。
新未來
5G網(wǎng)絡部署的速度正在加快，對光纖光纜等基礎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、新的需求和新的挑戰(zhàn)。
目前，如何通過多維復用，進一步提升光纖的容量，就是在光通信行業(yè)正在探討的新技術領域之一。
李允博表示，對于光纖而言，波長、模式、纖芯是三個相互獨立的維度，可以進行任意的排列組合，實現(xiàn)多個維度的復用，以達到增加可用通道數(shù)的目的。傳統(tǒng)的WDM系統(tǒng)無論如何拓展使用波段，都僅為一維復用，使用的是單模光纖。
在一維復用的基礎上，運營商可以考慮引入少模光纖，進行多模傳輸。也就是說，在各個模式上均可以獨立攜帶波長信道，當增加模式后，可在模式維度上增加信道數(shù)量，此為二維復用。
在二維復用基礎上，運營商還可以考慮引入多芯少模光纖，讓各個纖芯均可獨立攜帶模式信道，當增加纖芯后，可在纖芯維度上增加信道數(shù)量，此為三維復用。
三個維度相互獨立，所以不影響各維度上的一維拓展。同時，在已有WDM系統(tǒng)中所使用的各種技術均可平滑遷移到多維復用當中繼續(xù)使用。這樣可以使光纖的容量得到進一步增長。
因此，李允博表示，面向未來5G網(wǎng)絡大規(guī)模應用，運營商要提前做好G.654.E部署準備。光通信行業(yè)，也可以結(jié)合5G前傳網(wǎng)絡需求，進一步探討新型色散優(yōu)化光纖的應用可行性，以及空分復用技術在提升光纖容量方面的可行性。
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