聯(lián)通現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試：G.654.E光纖陸地應(yīng)用性能優(yōu)越

　　ICCSZ訊    目前國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商和光纖光纜供應(yīng)商已開(kāi)展相應(yīng)400G技術(shù)研究及測(cè)試，主流400G技術(shù)均存在無(wú)電中繼距離受限的問(wèn)題，而相關(guān)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試證明，基于新型光纖技術(shù)，可以很好地提升400G傳輸能力，延長(zhǎng)傳輸距離，降低網(wǎng)絡(luò)整體建設(shè)成本。

　　為了更好滿足400G等超高速傳輸技術(shù)應(yīng)用，ITU-T自2013年7月開(kāi)始討論適用于陸地傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的G.654光纖(G.654.E)，在保持與現(xiàn)有陸地用單模光纖基本性能一致的前提下，增大光纖有效面積，同時(shí)降低光纖衰減系數(shù)，從而提升400G傳輸性能。

　　不斷降低光纖衰減系數(shù)，是光纖技術(shù)發(fā)展的永恒追求，從纖芯摻鍺技術(shù)中降低摻雜濃度，再到純硅纖芯技術(shù)，衰減系數(shù)可以從大于0，逐步降低到0.18dB/km左右，甚至降低到0.16dB/km左右;當(dāng)前衰減系數(shù)的降低，也帶來(lái)技術(shù)及成本的急劇增加。對(duì)于G.652.D光纖和G.654光纖，降低光纖衰減系數(shù)，相應(yīng)的成本增加和技術(shù)難度，基本一致。

　　另一方面，為了降低線路中非線性效應(yīng)帶來(lái)的系統(tǒng)傳輸代價(jià)，需要不斷降低光纖非線性效應(yīng)，而光纖中非線性系數(shù)與光纖模場(chǎng)面積直接相關(guān)，因此通過(guò)增大光纖有效面積，可以很好地減低光纖中非線性效應(yīng)，從而提高入纖光功率。

　　干線傳輸用光纖技術(shù)發(fā)展，主要是不斷降低衰減衰減系數(shù)的G.652.D光纖，以及降低衰減系數(shù)同時(shí)增大有效面積的G.654.E光纖，兩種優(yōu)勢(shì)兼具被認(rèn)為是超高速傳輸技術(shù)長(zhǎng)距離干線應(yīng)用的優(yōu)選。

　　G.654光纖以往通常應(yīng)用于海底通信系統(tǒng)，相比于海底通信系統(tǒng)中的高強(qiáng)度光纜保護(hù)、穩(wěn)定工作環(huán)境及專業(yè)施工維護(hù)，陸地應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，光纜保護(hù)也較輕，施工維護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單;因此將大有效面積光纖應(yīng)用于陸地傳輸系統(tǒng)，業(yè)界存在諸多顧慮，尚待驗(yàn)證。

　　現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)如火如荼

　　為了更好地評(píng)估G.654.E光纖在陸地應(yīng)用的性能，中國(guó)聯(lián)通與國(guó)內(nèi)外主流光纖光纜供應(yīng)商開(kāi)展了現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試驗(yàn)證工作，對(duì)新型光纖技術(shù)的應(yīng)用性能進(jìn)行詳細(xì)論證。

　　中國(guó)聯(lián)通分別在東部干線網(wǎng)絡(luò)和西部干線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展試點(diǎn)，其中東部試驗(yàn)網(wǎng)選擇了帶寬需求量大、最有可能優(yōu)先部署400G技術(shù)的山東濟(jì)南-青島，光纜長(zhǎng)度約430km，在驗(yàn)證人工和氣流法布放光纜對(duì)大有效面積光纖性能影響的同時(shí)，進(jìn)行400G系統(tǒng)的傳輸性能現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試驗(yàn)證。西部試驗(yàn)網(wǎng)選擇了工作環(huán)境復(fù)雜，途徑戈壁灘、天山以及草原的新疆哈密-巴里坤段，光纜長(zhǎng)度約150km，該地區(qū)屬于氣溫年較差大、日較差大和風(fēng)力較大的大陸性氣候區(qū)，光纜的實(shí)際運(yùn)行溫度在-30℃到60℃，風(fēng)力可達(dá)12級(jí)，可以充分驗(yàn)證架空敷設(shè)工藝對(duì)大有效面積光纖的影響、較惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行的光纜的性能。

　　濟(jì)南-青島試點(diǎn)的管道光纜中采用8管12芯的96芯光纜結(jié)構(gòu)，其中前7管為G.652.D光纖，由亨通公司提供，第8管為新型光纖，12芯著色光纖分別來(lái)自于康寧、長(zhǎng)飛、烽火、日本住友和OFS公司。光纜型號(hào)主要是GYTS和GYTA，由亨通公司生產(chǎn)光纜。哈密-巴里坤試點(diǎn)的架空光纜采用松套管加強(qiáng)芯結(jié)構(gòu)，其中前48芯為G.652.D光纖，由西古公司提供，后16芯為新型光纖，分別由康寧、長(zhǎng)飛、烽火、日本住友、OFS、亨通和中天公司提供。光纜型號(hào)主要是GYTS和GYTA，由西古公司生產(chǎn)光纜。

　　工廠測(cè)試結(jié)果

　　本次試點(diǎn)，由新型光纖廠家提供著色后G.654光纖，在光纜工廠進(jìn)行松套，然后再與裝有G.652.D光纖的松套管進(jìn)行纜芯絞合，最終護(hù)套成纜。在光纜生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)新型光纖的性能都進(jìn)行了測(cè)試。

　　模場(chǎng)直徑(MFD)與有效面積

　　表1給出了本次試點(diǎn)新型光纖的MFD標(biāo)稱值及容差，對(duì)應(yīng)的有效面積從110um2到130um2，其中一個(gè)廠家未提供MFD值，提供有效面積為112±12um2。

表1 不同廠家MFD的標(biāo)稱值及容差

　　對(duì)于現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用而言，太寬松的MFD標(biāo)稱值和容差，并不利于應(yīng)用推廣。G.652.D光纖的相應(yīng)指標(biāo)，也是在多年應(yīng)用中逐步縮窄的。

　　衰減系數(shù)

　　光纜生產(chǎn)前的著色光纖衰減系數(shù)均小于0.19dB/km，不同廠家光纖的衰減系數(shù)不同。光纜生產(chǎn)完成后，對(duì)在亨通工廠和西古工廠光纜盤(pán)進(jìn)行了測(cè)試，其中1550nm處的光纖衰減系數(shù)基本小于0.2dB/km，最大值0.202dB/km，其中97.7%均小于0.19dB/km。

　　在光纜生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)不同工藝階段新型光纖的性能指標(biāo)進(jìn)行跟蹤測(cè)試。由于本次試點(diǎn)中，采用G.652.D和G.654光纖的混纜，新型光纖的光纜生產(chǎn)工藝完全采用與G.652.D相同的工藝。因此對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的附加衰減進(jìn)行了測(cè)試，基于G.652.D光纖相同的生產(chǎn)工藝，新型光纖在光纜生產(chǎn)過(guò)程中的附加衰減均小于0.01dB/km。

　　彎曲損耗特性

　　對(duì)于陸地應(yīng)用而言，光纖保護(hù)輕，但工作環(huán)境非常復(fù)雜(溫度和天氣等)，外部應(yīng)力影響較大，因此具有更大有效面積的G.654.E光纖的彎曲性能(宏彎和微彎)尤為重要，要遠(yuǎn)優(yōu)于海底應(yīng)用的現(xiàn)有G.654光纖。

　　對(duì)于陸地應(yīng)用運(yùn)營(yíng)商，從敷設(shè)施工和長(zhǎng)期運(yùn)行來(lái)看，新型光纖的彎曲性能，必須不劣于現(xiàn)有光纖，否則對(duì)于引入將存在較大顧慮。

　　工廠中對(duì)新型光纖宏彎性能進(jìn)行了測(cè)試，采用ITU-T規(guī)定的30mm半徑100圈的方式，分別測(cè)試了1550nm和1625nm處的性能，可以發(fā)現(xiàn)基本都小于0.1dB，其中81.8%要小于0.05dB。目前ITU也初步達(dá)成一致G.654.E的宏彎指標(biāo)與G.652.D一致，在1625nm處，宏彎損耗最大值0.1dB。

　　熔接及兼容性

　　新型光纖技術(shù)，相比于G.652.D光纖，模場(chǎng)面積有了顯著增大，有效面積差異帶來(lái)的兼容性也成為業(yè)內(nèi)對(duì)于新型光纖引入陸地應(yīng)用的較大擔(dān)憂，主要包括不同廠家間G.654光纖間的熔接，以及G.654與G.652.D間的熔接。

　　在西古工廠、亨通工廠以及現(xiàn)網(wǎng)，使用多種型號(hào)的熔接機(jī)，采用普通單模熔接模式，分別對(duì)不同組合下的熔接性能進(jìn)行了測(cè)試評(píng)估，包括同廠家G.654光纖自熔接，異廠家G.654光纖熔接，G.654與G.652.D間熔接。

　　從OTDR雙向平均測(cè)試結(jié)果來(lái)看，同廠家熔接損耗最大值為0.08dB，如圖1所示，平均值為0.02dB，與G.652.D光纖熔接指標(biāo)相近。異廠家G.654熔接，平均損耗為0.044dB，樣本數(shù)60，比同廠家略大，可能由于MFD失配引起。G.654與G.652.D光纖間熔接損耗平均值為0.119dB，樣本數(shù)24個(gè)。

圖1 G.654光纖自熔接損耗

　　光纜終端目前主要是采用G.652.D尾纖終端在ODF架，因?yàn)楣饫w跳線也采用普通G.652.D光纖的，因此G.654與G.652.D間的熔接較少，一個(gè)光放段(例如80km，約30盤(pán)光纜)，只有2個(gè)熔接點(diǎn)為G.652.D與G.654光纖熔接。

　　目前對(duì)于熔接損耗數(shù)據(jù)樣本尚不足夠充分，還需后續(xù)進(jìn)一步收集數(shù)據(jù)驗(yàn)證以評(píng)估熔接性能。

　　機(jī)械和環(huán)境性能測(cè)試

　　按照IEC 60794-1-21和IEC 60794-1-22規(guī)定的測(cè)試內(nèi)容，同時(shí)有G.654光纖G.652.D光纖的光纜進(jìn)行了環(huán)境性能和機(jī)械性能測(cè)試，新型光纖具有相同的性能。

　　光纜現(xiàn)網(wǎng)敷設(shè)施工測(cè)試

　　截至2016年6月底，新疆哈密-巴里坤試驗(yàn)網(wǎng)和山東濟(jì)南-青島試驗(yàn)網(wǎng)分別進(jìn)行了驗(yàn)收測(cè)試，重點(diǎn)對(duì)熔接后的光纜鏈路進(jìn)行了測(cè)試。

　　哈密-巴里坤架空光纜中有2個(gè)光纜段落，相比于光纜出廠測(cè)試結(jié)果，光纖鏈路的平均衰減系數(shù)增加量基本小于0.015dB/km，如圖2(a)所示，部分纖芯甚至小于0.01dB/km，即使包括了熔接損耗。濟(jì)南-青島管道光纜共有9個(gè)光纜段落，相應(yīng)的鏈路衰減系數(shù)平均值，增加量要在0.015dB/km左右，如圖2(b)所示，絕大部分纖芯均小于0.01dB/km。

(b)

圖2 光纜鏈路衰減系數(shù)平均值增加量

　　結(jié)論

　　為了驗(yàn)證新型光纖在陸地傳輸系統(tǒng)應(yīng)用的可行性，中國(guó)聯(lián)通目前已經(jīng)完成了新型光纖光纜的工廠測(cè)試和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試。后續(xù)將在哈密-巴里坤段，基于光纜自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，收集更多新型光纖運(yùn)行數(shù)據(jù)，研究新型光纖的長(zhǎng)期運(yùn)行性能，同時(shí)在濟(jì)南-青島段開(kāi)展400G系統(tǒng)測(cè)試，驗(yàn)證新型光纖對(duì)于400G系統(tǒng)傳輸性能的提升。

　　從工廠測(cè)試發(fā)現(xiàn)，新型光纖的生產(chǎn)和測(cè)試，可以采用與現(xiàn)有G.652.D光纖相同的生產(chǎn)工藝和測(cè)試方法，不會(huì)因?yàn)樾滦凸饫w而采用全新的生產(chǎn)工藝，從而導(dǎo)致由于生產(chǎn)工藝原因產(chǎn)生的光纖光纜成本間接增加。

　　從現(xiàn)網(wǎng)敷設(shè)及測(cè)試來(lái)看，采用與G.652.D光纖相同的敷設(shè)及熔接接續(xù)方法，新型光纖仍然有著相近的性能，衰減系數(shù)上，保持了良好的性能，并未發(fā)生由于施工和接續(xù)帶來(lái)性能上的劣化;同時(shí)也不用改進(jìn)和新增相應(yīng)設(shè)備，從而不會(huì)帶來(lái)運(yùn)營(yíng)商在引入新型光纖光纜后的維護(hù)成本增加。

　　通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，新型光纖的光纜生產(chǎn)、測(cè)試、敷設(shè)和接續(xù)等生產(chǎn)和施工維護(hù)，均未出現(xiàn)與現(xiàn)有體系不同或有特殊要求的環(huán)節(jié)，對(duì)于新型光纖的引入至關(guān)重要。從前文可知，G.654新型光纖相比低損耗和超低損耗G.652.D，除了具有相同衰減特性外，還具有有效面積大非線性效應(yīng)低的優(yōu)勢(shì)，可以通過(guò)兩者結(jié)合，提升系統(tǒng)傳輸性能，而不必要一味追求更低衰減系數(shù)而導(dǎo)致技術(shù)難度及成本顯著增加。