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G.654.E新型光纤——骨干光纤高速传输首选

2018年中国电信启动上海-广州G.654E光纤骨干光缆工程,2021年竣工,全长大约2000公里,采用全G.654E,130um²大有效面积光纤。同时,中国电信利用该条新建光缆完成了国内首次在G.654E光缆上的400Gb/s超长距WDM传输商用设备现网试验,实现了超过1900公里的无电中继传输。

中国移动研究院教授级高级工程师李允博指出,2020年400G+线路侧将迅速增长,主要驱动来自网络提速以及数据中心互联应用。与此同时,未来2~3年,市场对于超100G网络的部署需要逐步超过100G,超100G网络占据整体市场份额将超过60%,并且400G+将成为超100G网络的主流应用。从超高速传输技术发展来看,兼具低非线性效应(大有效面积)和低衰减系数的G.654.E光纤是200G、400G及未来Tbit/s超高速传输技术的首选光纤。

G.654.E光纤属于新型截止波长位移单模光纤,符合G.654.E标准。该标准由国际电信联盟电信标准化部(ITU-T)于2016年11月发布,是ITU-T G.654《截止波长位移单模光纤光缆的特性》的最新版。该标准自1988年发布以来,历经多次修订,其中包括G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D,主要应用于海缆通信系统。 同G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D光纤一样,G.654.E光纤具备超低损耗、大有效面积的特点。除此之外,其独特优势在于工作温度、宏弯损耗等方面。具体说来,前面四类光纤主要应用于温度恒定在-1℃~2℃之间的海洋环境,而G.654.E光纤适用于陆上网络,环境温度可从-65℃变化至85℃。此外,G.654.E光纤可抵抗各类应力,具备极佳的抗弯性能,以应对陆地复杂环境中的环境压力、弯曲应力、机械冲击等。根据上述特点,G.654.E光纤尤其适用于陆上长距离高速传输网络,而非跨洋应用。下表显示了G.654.A、G.654.B、G.654.C、G.654.D、G.654.E标准的单模光纤光缆特性差异。

G.654.E光纤提高光信噪比值

光信噪比(OSNR)是影响光传输质量的重要参数之一。由于G.654.E光纤具有极小的宏弯衰减和大有效面积两个关键特性,能够有效保持纤芯中的光功率,并使其更为分散地传播,从而缓解光信噪比随传输距离的降低,延长高速率传输距离。此处使用品质因子(FOM)方法来比较G.654.E和其他陆上长距离传输光纤的传输性能。如图1所示,Y轴上FOM是相对于标准G.654.D光纤的Q-因子增量(用于快速表征光纤数字传输系统的性能指标),可将该因数理解为传输距离的增加。1分贝优势对应25%的距离增量,2分贝优势对应60%的距离增量,3分贝优势对应100%的距离增量。由图可知,与其他长距离传输光纤相比,G.654.E光纤可提供最佳传输性能,为升级到更高速率创造更大的空间。

G.654.E光纤延长无电中继传输距离

长距离高速光传输网络在延长无电中继传输距离方面面临着巨大的挑战。G.654.E光纤增加了纤芯尺寸,由此实现大有效面积,使得光纤可以传输更高的光功率。因此,与常规G.652光纤相比,该光纤可将光传输距离延长70%-100%。经证明,G.654.E光纤可将无电中继传输距离扩展至900公里以上,减少中继站设置。现场试验表明,G.654.E单模光纤与掺铒光纤放大器(EDFA)和后向分布式拉曼放大器(DRA)结合使用,可以实现2000公里的400G波分复用传输。

G.654.E光纤降低网络部署成本

与常规G.652光纤相比,G.654.E光纤因其自身价格较高,理论上会增加光纤成本。然而,与在高速光纤网络系统中部署G.652光纤相比,这一成本微不足道。由于G.652光纤的无电中继传输距离较短,网络部署中需要设置更多数量的光传输中继站,由此增加总成本,而适用于长传输距离的G.654.E光纤则可以有效减少中继站的总数和成本。

超低损耗、大有效面积G.654.E光纤可显著提高100G、200G、400G及更高速率的传输性能。未来几年,随着数据中心互联(DCI)、城域网和其他长距离光纤网络的持续大规模部署,新型G.654.E光纤将有望获取更大的应用市场。

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