一束玻璃，萬物互聯(lián)--光纖助力塑造光網絡新未來

  ICC訊 50多年前，康寧公司發(fā)明了第一根低損耗光纖，從此點燃了改變世界通信革命的火花。今天，在世界各地光纖的鋪設量已經超過了50億芯公里，光纖塑造的網絡將你我萬物緊密相連。早在1970年，沒有人能預料到我們如今在語音、數(shù)據、視頻和流媒體傳輸方面取得的驚人進步。由光纖實現(xiàn)的新技術，引領我們進入全新的信息時代，同時也賦予了未來無限可能。康寧公司作為光通信行業(yè)領先的端到端解決方案供應商之一，將在這篇文章中與您分享我們對于光纖行業(yè)下一個50年的發(fā)展和突破機遇的觀點。

全球及中國光纖市場的現(xiàn)狀和面臨的機遇挑戰(zhàn)

  2020年席卷全球的新冠疫情對于光纖市場而言，既有機遇，也有挑戰(zhàn)。就短期的影響來說，疫情導致全球經濟發(fā)展減速甚至倒退，原材料漲價，物流周期延長，成本激增，人員隔離等都對光纖光纜的生產和及時供應帶來巨大的挑戰(zhàn)，而疫情嚴重的地區(qū)互聯(lián)網施工項目推遲或取消，也影響了光纖光纜的短期需求。但從長期角度看，這場疫情也推動了遠程辦公，遠程教育等的迅速發(fā)展，甚至改變了人們的生活方式，以至寬帶和無線網絡的重要性日益突出。目前，全球光纖光纜的需求因為固網寬帶、5G以及數(shù)據中心等建設的加速，開始迅速增長，預計2021年光纖光纜的需求量與去年相比將增加10%以上，并保持穩(wěn)步上升。預計到2023年，全球光纖需求量將超過6億芯公里，這對所有光纖生產企業(yè)都是一個重要的機遇。

  從供需關系角度看，全球光纖產能過剩的情況正在改變。光纖需求的快速增長使得光纖產能的利用率快速回升。隨著高成本產能的閑置和缺乏競爭力的光纖預制棒、光纖光纜企業(yè)陸續(xù)退出市場，進一步促使本地和全球的產能和需求實現(xiàn)更好的平衡。

  展望未來的中國光纖預制棒、光纖光纜市場，5G建設、固網寬帶、政企專線、數(shù)據中心、工業(yè)互聯(lián)網等將繼續(xù)拉動國內光纖需求。國家政策的引領將加速經濟社會數(shù)字化和網絡化發(fā)展，2021 年 3 月 24 日，工信部發(fā)布《“雙千兆”網絡協(xié)同發(fā)展行動計劃(2021-2023 年)》，2021 年 4月 6日，住建部等部門發(fā)布關于《加快發(fā)展數(shù)據家庭提高居住品質的指導意見》，2021 年 5 月 24 日，國家發(fā)改委發(fā)布《全國一體化大數(shù)據中心協(xié)同創(chuàng)新體系 算力樞紐實施方案》，以及2021 年 7 月 12 日，工信部聯(lián)合十部委發(fā)布《5G 應用“揚帆”行動計劃(2021-2023 年)》，這些政策對于光纖光纜企業(yè)都是利好因素。我們認為領先的中國制造商將繼續(xù)在中國市場占據重要地位，在保持強勁競爭力的同時，通脹效應、正常的經濟發(fā)展以及對實現(xiàn)合理經營業(yè)績的關注也將繼續(xù)推動中國市場的發(fā)展。

光纖未來發(fā)展的方向和新的應用領域

  隨著5G/F5G時代的到來，網絡的數(shù)據流量和傳輸帶寬正在快速增長，通信行業(yè)在不斷尋求更高速率通信技術的同時也不得不面臨香農定理的限制，構建高速率、高密度的光纖光纜網絡仍然是解決網絡帶寬快速增長需求的重要手段。從深海到桌面，不同應用場景的網絡特點各有不同，也對光纖提出了不同的要求。

  在接入網場景中，隨著工業(yè)互聯(lián)網、智慧城市、數(shù)據中心互聯(lián)、光纖到屋、光纖到物的快速發(fā)展，網絡節(jié)點的密度也在快速增加，運營商正在尋求建設大芯數(shù)、高密度的光纜網絡，以提升管道利用率和安裝施工的便利性。同時隨著近兩年中國運營商千兆寬帶業(yè)務的快速發(fā)展，中國正在邁入10G PON時代。在10G PON下行工作的1,575nm長波段附近，傳統(tǒng)G.652.D光纖對于小半徑彎曲更加敏感。伴隨接入網中接入點數(shù)量的持續(xù)增加，光纜出現(xiàn)因非規(guī)范施工而引起的小半徑彎曲的情況將可能增多。這意味著在傳統(tǒng)施工條件下，光纜網絡出現(xiàn)維護余量降低甚至故障的情況將增多。為應對以上問題，我們認為具有G.657.A1/A2類抗彎性能，支持高密度、高芯數(shù)、小型化光纜設計，同時能與現(xiàn)網大量G.652.D光纖兼容的新型光纖將成為接入網光纖發(fā)展的新衡量標準。

  在運營商長途干線中，伴隨著接入網城域網流量的快速增長，長途干線網絡容量也面臨著越來越大的壓力。為了在提高網絡速率的同時降低每比特成本，運營商在采用高階調制編碼方式，新型放大器和檢測方式等手段提升頻譜效率的同時，需要有新型的光纖對這些技術實現(xiàn)更好的承載，以保持長途干線的超長傳輸距離需求。實驗數(shù)據表明兼具大有效面積、超低損特性的G.654.E光纖，能有效降低系統(tǒng)非線性，提升系統(tǒng)信噪比，是運營商構建超400G長途干線光網絡的首選光纖。

  伴隨著近年來日益增長的國際通信需求，全球對海洋光纜系統(tǒng)容量的需求也在不斷提升。在海洋光纜系統(tǒng)設計建設中，為提升系統(tǒng)帶寬容量，傳統(tǒng)的方式是提升發(fā)射功率和放大功率，保持系統(tǒng)工作在非線性區(qū)域，實現(xiàn)單纖容量的最大化，因而要求海底光纖有更低的衰減和更大的有效面積(150μm2)。隨著海洋網絡技術的發(fā)展，基于多芯對的空分復用(SDM)技術的線性海纜系統(tǒng)正成為海洋通信的發(fā)展方向，通過降低單芯功率、增大光纖芯對數(shù)，從而提升整根光纜的系統(tǒng)容量，降低單位比特成本。康寧的分析數(shù)據表明，更低衰減系數(shù)，適中有效面積(82-115 μm2)和更小外徑尺寸的光纖，是SDM海底通信系統(tǒng)實現(xiàn)更高光纜系統(tǒng)容量和更低單位比特成本的關鍵。

  電力通信系統(tǒng)的發(fā)展也需要新型光纖的支持。中國幅員遼闊，地形復雜，超高壓電力網及通信網在很多地區(qū)需要穿越山川、峽谷、甚至戈壁荒漠。在這些惡劣的環(huán)境，中繼站的選址和供電將面臨巨大的挑戰(zhàn)和很高的成本，所以通常都是采用超長跨距的無光中繼站方案建設傳輸網絡?；赟MF-28® ULL超低損光纖加拉曼放大器的方案可以支持超長跨距的信號傳輸，減少中繼站的數(shù)量，降低整體成本。而隨著網絡帶寬的不斷增長，電力通信光纜正朝著大芯數(shù)、高密度方向發(fā)展，因而新一代彎曲優(yōu)化ULL光纖能提供更低的衰減系數(shù)，更好的彎曲特性，更小的外徑尺寸是在這一應用場景下給光纖演進提出的新要求。

  數(shù)據中心已成為現(xiàn)代生活的引擎，內部的光網絡連接呈現(xiàn)高速率、高密度的發(fā)展趨勢，連接距離從幾米到幾百米不等。多模光纖連接方案使用更低功耗的激光器，在能耗和成本方面具備明顯優(yōu)勢，因而在數(shù)據中心的內部連接中廣泛應用。超大規(guī)模數(shù)據中心的連接正向400Gb/s的速率演進，要求多模光纖能夠提供更高的傳輸帶寬和更好的帶寬均勻性。新建數(shù)據中心大部分采用Spine&Leaf結構，以東西向數(shù)據流量為主，光纜的連接數(shù)量和連接密度都大幅提高，面對受限的室內安裝施工環(huán)境，需要在保證光纖傳輸性能的同時提升光纖的抗彎曲性能，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升安裝效率，節(jié)省時間、空間和維護成本。

光纖產品如何支持面向未來的需求

  過去50多年中光纖發(fā)展異常迅速，康寧一直處于光纖革新之旅中每次重大創(chuàng)新的前沿。如今，我們正在為不斷增長的細分市場提供多樣化的光通信解決方案，從海洋到桌面的全場景各系列光纖產品，適應不同應用場景下的光傳輸需求。

  · 面向城域網接入網的抗彎曲低損耗光纖

  SMF-28e+® BB光纖，簡稱BB光纖，是彎曲性能優(yōu)化的升級版G.652.D光纖，面向下一代接入網絡應用需求，在兼容現(xiàn)網G.652.D光纖的同時，宏彎性能優(yōu)于G.657.A1標準。在F5G時代，這款光纖能顯著降低復雜施工安裝條件下的故障率，提高光纜網絡穩(wěn)定性，節(jié)省網絡維護成本。康寧提供242/200μm兩種外徑尺寸的BB光纖，支持高密度、大芯數(shù)、小型化的光纜設計與制造。

  SMF-28® Contour光纖，是康寧2021年最新推出的面向城域網接入網的高性能抗彎曲、低損耗光纖。在BB光纖的基礎上進一步優(yōu)化抗彎性能和衰減性能，宏彎性能達到G.657.A2標準，衰減系數(shù)小于0.18dB/km, 同時傳輸性能、模場直徑等指標與G.652.D光纖完全兼容。康寧提供242μm/190μm兩種外徑尺寸，助力運營商構建下一代高品質、高性能、高密度、大芯數(shù)城域/接入光網絡。

  · 面向運營商長途干線的超低損、大有效面積光纖

  TXF®光纖，符合G.654.E標準，提供125μm2的大有效面積和0.17dB/km的超低損性能，相較傳統(tǒng)G.652.D光纖，在大幅降低光纖衰減系數(shù)的同時，支持超50%的入射光功率，有效提升鏈路OSNR和Q值，是幫助運營商構建下一代超400G長途干線光網絡的首選。

  · 超低損耗的海底光纖

  Vascade® EX2000光纖，是康寧海洋光纖產品系列中衰減系數(shù)最低的光纖，在1550nm衰減低至0.150dB/km，有效面積115μm2，可提供252μm/200μm兩種外徑尺寸，適用于跨海洋超長距高速率的SDM線性光纜系統(tǒng)。

  · 電力通信網領域超低損彎曲優(yōu)化光纖

  彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL光纖，是康寧推出面向電力長途通信網的新一代超低損、彎曲性能優(yōu)化光纖。此款光纖衰減系數(shù)小于0.16dB/km, 模場直徑與傳統(tǒng)G.652光纖兼容，能助力電力長途通信網實現(xiàn)超長跨距的無中繼傳輸通信。彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL在傳統(tǒng)超低損光纖的基礎上提升了光纖的彎曲性能至G.657.A1類光纖的標準，提供242μm/200μm兩種外徑尺寸產品，能更好地適應電力通信網絡光纜大芯數(shù)、小型化、高密度的需求。

  · 數(shù)據中心多模光纖

  ClearCurve®多模光纖，將彎曲性能和帶寬優(yōu)勢結合到一起，是數(shù)據中心安裝中最具成本效益的解決方案。ClearCurve®多模光纖具有最佳系統(tǒng)可靠性，降低了宕機時間。憑借比標準多模光纖高10 倍之多的業(yè)界最佳宏彎性能，ClearCurve®多模光纖可以提升空間利用率、增加密度、降低擁擠和改善管理和空氣流通，同時節(jié)省施工安裝的時間和成本。康寧先進的生產工藝和精確的測量方法為客戶提供高性能和高帶寬均勻性的光纖，在高速率系統(tǒng)中依舊保持卓越的傳輸性能。

  成熟的應用案例分享

  案例1 SMF-28® ULL光纖在電力超長距的應用

  國家電網青藏直流聯(lián)網的光纜通信工程中應用了超低損耗光纖方案。該線路全長1038公里，最長跨段從沱河至安多，長約295公里。線路需要翻越海拔超過5000米唐古拉山口，最低溫度低于零下60℃，自然環(huán)境惡劣，地質條件復雜。為保障系統(tǒng)的可靠運行，采用了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖等多種先進技術，避免了在山口區(qū)域設立中繼站的困難。工程施工(光纜鋪設，光纖熔接等)完成后，通信系統(tǒng)整體性能大幅提高，不僅可以應對惡劣的環(huán)境變化，而且能滿足維護和網絡未來升級的需要。

  青藏線近十余年的成功穩(wěn)定運行，驗證了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖作為電力通信超長站距解決方案的可靠性，積累了豐富的工程應用經驗。后續(xù)在多個特高壓重點線路得到廣泛使用，包括為烏東德，白鶴灘等國家重點水電站配套的輸電線路中都有康寧超低損耗光纖的身影。目前康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖已作為電力超長距通信系統(tǒng)傳輸不可或缺的重要技術。

  案例2 TXF®光纖在運營商超大容量系統(tǒng)的應用

  隨著視頻等大帶寬業(yè)務劇增，運營商的骨干網絡也面臨著更高帶寬需求的壓力。康寧TXF®光纖超低損耗和大有效面積的特性, 比G.652 光纖延長系統(tǒng)傳輸距離60%以上，滿足400G乃至未來800G+等超高速率、超大容量、超長距離光傳輸網絡的建設需要，降低客戶為延長系統(tǒng)傳輸距離的巨額設備投資。目前中國電信上?！獜V州的長途干線，中國聯(lián)通的京漢廣長途干線等項目均已開始鋪設ITU-T G.654.E光纖，建設下一代高速骨干網。康寧也有幸與合作伙伴一起參與這些重大項目建設，康寧所提供的TXF®光纖，傳承了康寧光纖一貫的優(yōu)異性能和高可靠性，適應各種嚴苛的環(huán)境要求，為客戶建設可靠的骨干網絡提供保障。

  如今，走過50多年發(fā)展歷程的成熟光纖市場又迎來了下一個增長高峰。隨著全球光纖到戶和5G網絡建設的推進，帶動了光纖需求的迅猛增長，成為光纖行業(yè)的主要增長引擎。通過不斷優(yōu)化產品和工藝，引領技術創(chuàng)新，投資新的產能，支持客戶的長期增長計劃，康寧已經做好了在下一個光網絡新藍海蓬勃發(fā)展的準備。

  作者：周曉棟 康寧光通信大中國區(qū)商務運營及業(yè)務戰(zhàn)略副總裁