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新型光纤助力光网络迈入400G时代_888官网

更新时间:2021-06-10
本文摘要:近年来,移动互联网、家庭宽带、云计算、视频、VR等业务较慢发展,2016年我国4G用户早已多达5.5亿,家庭宽带用户多达2.5亿户,此外市场辽阔的集团客户专线比特率市场需求大大快速增长,为此运营商必须在光传输网上减缓建设以符合日益减少的比特率市场需求。

近年来,移动互联网、家庭宽带、云计算、视频、VR等业务较慢发展,2016年我国4G用户早已多达5.5亿,家庭宽带用户多达2.5亿户,此外市场辽阔的集团客户专线比特率市场需求大大快速增长,为此运营商必须在光传输网上减缓建设以符合日益减少的比特率市场需求。  光纤是通信产业兴旺的基石,所有通信业务的支撑都必不可少这一最基础的物理媒介。

业务的发展增进光传输网技术大大变革,光传输容量和距离也在大大创下。目前超强100G光传输系统受到传输距离的容许,新型光纤技术未来将会助力下一代光传输系统升级换代。

  新型光纤有助缩短400G系统传输距离  光传输系统必须维持系统容量和传输距离之间的均衡,在长距离光传输系统中,广泛使用高阶调制方式提升频谱利用率,同时通过低损耗、新型放大器等方法来维持所需的传输距离。  目前400G光传输系统有多种构建方式,还包括四载波PM-QPSK、双载波PM-16QAM等。其中双载波PM-16QAM为业界的主流构建方式,PM-16QAM调制格式系统和PM-QPSK调制格式系统比起,具备更高的频谱效率。理论上,PM-16QAM的背靠背OSNR容限比PM-QPSK差约6.7dB,因此PM-16QAM的传输距离将近PM-QPSK的四分之一。

一方面设备厂家正在研究更加高阶的FEC技术和新型缩放技术(如拉曼放大器)提升系统OSNR,提高系统传输距离;另一方面,作为系统传输的物理层媒介,新型光纤也能提高系统OSNR,符合400G系统长距传输的市场需求。  在400G系统无电中继传输距离超过1000km的场景中,根据骨干网光缆现状和400GPM-16QAM传输系统的性能,如果用于普通的EDFA放大器,则必须光纤的损耗超过0.14dB/km,目前的光纤技术约将近这样的损耗。

如果用于普通的EDFA放大器再加大有效地面积光纤,则必须光纤的损耗超过0.153dB/km,目前的光纤技术也约将近这样的损耗。如果用于拉曼放大器,则必须光纤的损耗超过0.17dB/km。

如果用于拉曼放大器再加大有效地面积光纤,光纤的损耗可以限制到0.183dB/km。  在400G系统无电中继传输距离为600km的场景中,如果用于普通的EDFA放大器,则必须光纤的损耗超过0.165dB/km,超低损光纤基本需要符合性能拒绝。

如果用于普通的EDFA放大器再加大有效地面积光纤,则必须光纤的损耗超过0.178dB/km。如果用于拉曼放大器,则必须光纤的损耗限制到0.195dB/km。

  为了评估100G和400G传输系统在新型光纤上的传输性能,早在2014年,中国移动之后在国内首度积极开展了实验室测试和现网试点。实验室中,100G和400G信号分别在G.652、超低损光纤和大有效地面积光纤上展开传输性能测试:超低损光纤熔接后的损耗为0.175dB/km,大有效地面积光纤熔接后的损耗为0.165dB/km。  系统方面,100G系统使用PM-QPSK调制格式,400G系统使用双载波的PM-16QAM调制格式。根据实验结果融合理论分析,使用PM-QPSK调制格式的100G系统的背靠背OSNR容限大约为10dB,需要在G.652光纤上传输大约3000km(5dBOSNR余量);使用PM-16QAM调制格式的400G系统的背靠背OSNR容限大约为18.5dB,需要在G.652光纤上传输大约450km(5dBOSNR余量),测试性能结果如表格1右图。

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对于超低损光纤和大有效地面积光纤,400G的传输距离可以被缩短到大约600km和900km(5dBOSNR余量)。因此超低损光纤和大有效地面积光纤对于缩短400G系统的传输距离协助十分大。  表格1100G和400G传输性能较为    新型光纤技术发展现状  1970年光纤损耗做了20dB/km,到今天,光纤损耗可以突破到0.146dB/km。近期对新型光纤技术的注目主要集中于在较低损光纤LL(lowloss)、超低损光纤ULL(ultralowloss)和大有效地面积光纤LEAF(largeeffectiveareafiber)3类,如图所示。

普通G.652光纤的纤芯材料为掺入锗二氧化硅,有效地面积为85m2,典型损耗为0.19~0.20dB/km。较低损光纤的纤芯材料也是掺入锗二氧化硅,有效地面积为85m2,典型损耗为0.185dB/km。

超低损光纤的纤芯材料为显二氧化硅,通过显二氧化硅来减少损耗,有效地面积为85m2,典型损耗为0.17dB/km。大有效地面积光纤的有效地面积为110~130m2,典型损耗可以减少到0.16dB/km以下。    图新型光纤截面图  低损耗G.652光纤(lowlossfiber,LL)和普通G.652光纤区别并不大,纤芯由掺入锗的二氧化硅做成。

低损耗单模光纤不转变现有G.652D光纤的波导结构,其工艺主要是通过提高光纤内部的形变,从而优化瑞利散射来减少损耗。超低损耗、显硅芯单模光纤是通过改良光纤的折射率和生产工艺,在芯层中没掺入锗元素,增大了瑞利散射损耗,更进一步减少了光纤损耗;大有效地面积单模光纤在较低损、超低损光纤的技术上,再行通过减少光纤的模场直径、调整折射率劣来构建较小的有效地面积,兼具低损耗并能诱导光纤非线性效应的优点。  掺入锗纤芯的标准单模光纤和显SiO2纤芯单模光纤在折射率产于上有显著的区别。

为了维持纤芯和包层必要的折射率劣,必须减少包层的折射率,这主要通过在包层中掺入氟等元素来构建。通过显硅纤芯的技术,石英光纤的波动可以更进一步减少到理论的最低值0.15dB/km。

应用于陆上长途传输的超低损光纤,在减少波动的同时还必须考虑到和现有大量铺设的G.652光纤相容,使用与传统G.652光纤完全一致的有效地面积和模场直径,给工程施工和客户应用于带给便捷。


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