低損耗抗彎光纖助力未來(lái)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)
光纖是現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)的奠基石，其提供的數(shù)據(jù)容量和傳導(dǎo)速率使最新的通訊裝置和服務(wù)項(xiàng)目成為可能。隨著網(wǎng)絡(luò)需求的上升，我們對(duì)光纖的要求也越來(lái)越多：更大的容量，更快的速度和更為寬闊的配置適應(yīng)性。由于數(shù)據(jù)容量的不斷增長(zhǎng)和電信業(yè)營(yíng)業(yè)收入的相對(duì)低迷，運(yùn)營(yíng)商需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效資本支出，實(shí)現(xiàn)操作、管理和維護(hù)上的低成本化(OAM)，以支撐電信業(yè)的投資回報(bào)率。
為此，運(yùn)營(yíng)商采用光傳輸網(wǎng)絡(luò)(OTN)的方法，使不同的服務(wù)類型(例如，SONET/SDH，以太網(wǎng)，光通道和存儲(chǔ)服務(wù))共存于同一傳輸層。這種協(xié)議傳輸?shù)耐ㄓ眯院头⻊?wù)的透明度為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了巨大的資本支出和OAM收益，最終降低每比特的光傳送成本。
同樣，運(yùn)營(yíng)商也在尋求系統(tǒng)供應(yīng)商提供具有更大容量的網(wǎng)絡(luò)，并控制每比特光傳送成本。為傳送擴(kuò)容，數(shù)據(jù)傳輸率被提高了。然而數(shù)據(jù)傳輸率的每一步提高都對(duì)系統(tǒng)容限造成壓力，盡管這種壓力迄今為止已通過(guò)光電系統(tǒng)增強(qiáng)的復(fù)雜性抵消掉，但要知道系統(tǒng)的復(fù)雜性天生就是成本增加的代名詞。
然而，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)——光纖可以協(xié)助解決。在最初的兩種主要傳輸波長(zhǎng)——1310nm和1550nm波長(zhǎng)下，光傳輸?shù)乃p被顯著地降低，分別為0.35dB/km和0.21dB/km，同時(shí)接收器端的信號(hào)強(qiáng)度也得到了改善�，F(xiàn)在市售的低損耗標(biāo)準(zhǔn)單模光纖G.652.D更是展示出在1310nm和1550nm波長(zhǎng)下分別為0.32 dB/km和0.18dB/km的出色的傳輸?shù)蛽p耗性。這一結(jié)果提高了系統(tǒng)容限，減少了系統(tǒng)的復(fù)雜性和每比特的傳輸成本。
隨著高速寬帶的應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)商在接入網(wǎng)絡(luò)上尋求類似的每比特成本的效率。我們已經(jīng)看到大范圍的架空鋪設(shè)和空間有限的接頭盒在光纜彎曲的時(shí)候，會(huì)造成信號(hào)丟失和系統(tǒng)容限的減少。因此，為了保護(hù)容限和降低網(wǎng)絡(luò)接入的OAM成本，低彎曲損耗光纖被開發(fā)并被歸入ITU-T G.657標(biāo)準(zhǔn)。G.657光纖包含三個(gè)主要分類：
G.657.A1，彎曲性能改善光纖;G.657.A2，彎曲性能增強(qiáng)光纖;G.657.B3，彎曲性能不敏感光纖。
這三類光纖中，G.657.A1是室外纜最常用的光纖。有著出色彎曲性能的G.657.A2和G.657.B3光纖并不是室外設(shè)備條件所必要的;另外，這兩種光纖的纖芯截面工藝產(chǎn)生的優(yōu)越的彎曲性能與基本采用G.652D光纖的大批量室外設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)熔接和安裝上并不兼容。
由于低損耗光纖和抗彎光纖的出現(xiàn)，如何在合適的場(chǎng)景分別使用這兩種光纖，成為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師一項(xiàng)頗具技術(shù)挑戰(zhàn)的工作。為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)師不得不在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同部分，對(duì)兩種G.652.D光纖和G.657.A1光纖做仔細(xì)挑選，這也意味著對(duì)于光纜多樣性的需求。因此，改變成為必然。
新時(shí)代
如果施工人員無(wú)需再為究竟選擇哪一種光纖，或者說(shuō)，無(wú)需再為究竟選擇低損耗還是彎曲低損耗性能的光纖之間糾結(jié)時(shí)，光纖光纜的布線會(huì)簡(jiǎn)單得多。新研制的光纖先進(jìn)性讓人們不再為這樣的選擇煩惱。最新一代G.652.D光纖既為業(yè)界帶來(lái)最前沿的低損耗性能又提升了G.657.A1光纖的抗彎性，同時(shí)也滿足了前向兼容性。
這種新型光纖在1550nm和1310nm波長(zhǎng)下分別僅有0.18dB/km和0.32dB/km的低損耗(也能夠使光纜的平均損耗處在同一基準(zhǔn))。它的抗彎性能超過(guò)了G.657A1的標(biāo)準(zhǔn)，并且9.2微米的模場(chǎng)直徑也能很好的匹配早期的G.652D光纖。成效：為高容量提供更充足的系統(tǒng)容限;改善的彎曲性更加適應(yīng)接入網(wǎng)絡(luò)，以及與早期使用的G.652.D光纖的反向兼容，這一切皆因一根小小的光纖。為更好理解這么一根光纖能為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)什么，讓我們接下來(lái)一探究竟。
低傳輸損耗優(yōu)勢(shì)明顯
隨著數(shù)據(jù)傳輸率在長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)覆蓋從10 Gbps到40 Gbps，再向100 Gbps的提升，系統(tǒng)需要通過(guò)使用先進(jìn)的調(diào)制格式、連貫的工業(yè)技術(shù)以及數(shù)字信號(hào)處理獲取更高的光信噪比。但在100 Gbps，由于光信噪比的不足，降低了這一實(shí)現(xiàn)可能。
過(guò)渡到400Gbps將給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)帶來(lái)進(jìn)一步的壓力，如同過(guò)渡到全光網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其中的光分插復(fù)用器和光開關(guān)會(huì)增加連接的平均長(zhǎng)度，也意味著網(wǎng)絡(luò)中的元器件產(chǎn)生附加損耗。
低損耗光纖網(wǎng)絡(luò)已遍及全球，日益提升的光信噪比帶來(lái)如下諸多益處：
以最小的傳輸距離犧牲達(dá)到更高的傳輸速率;減少長(zhǎng)距離傳輸中的放大的數(shù)量;通過(guò)為OADMs提供額外的系統(tǒng)冗余，從而簡(jiǎn)化全光網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡此外，低損耗性能的光纖也帶來(lái)了間接經(jīng)濟(jì)效益也已得到驗(yàn)證。
低損耗光纖無(wú)形中也延長(zhǎng)了光纜修復(fù)使用的周期。在一些發(fā)展中國(guó)家，新的運(yùn)輸和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)發(fā)展步伐導(dǎo)致了頻繁的光纜斷裂。沒有光纜足夠的冗余度，那么這段光纜很快會(huì)廢棄一些光纜僅使用5年，由于頻繁維修耗盡了系統(tǒng)的功率預(yù)算，這與光纜的市場(chǎng)預(yù)期的20年或更長(zhǎng)壽命形成了鮮明對(duì)比。
在接入網(wǎng)中，這些新的低損耗的光纖可以延長(zhǎng)FTTx和移動(dòng)回傳系統(tǒng)，并且可以擴(kuò)展覆蓋20%的用戶、大樓(在1310nm波長(zhǎng)，與0.35dB/km損耗的光纖相比，低損耗光纖僅為0.32 dB/km損耗)。額外的容限不只是延長(zhǎng)光纜的使用周期，也可以使用預(yù)連接的方案，使布線更有效率。
網(wǎng)絡(luò)接入的系統(tǒng)演變將出現(xiàn)GPON與新的10Gbps的XGPON標(biāo)準(zhǔn)并存。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，XGPON上行波長(zhǎng)從1310nm降低至1270nm波長(zhǎng),這個(gè)波長(zhǎng)本質(zhì)上比1310 nm具有更高的傳輸損耗。當(dāng)XGPON部署在一個(gè)傳統(tǒng)的GPON網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，上行波長(zhǎng)的額外損失會(huì)對(duì)系統(tǒng)容限和在延伸與覆蓋上的原始系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出挑戰(zhàn)。但先進(jìn)的G.652.D低損耗光纖在1270nm波長(zhǎng)下的傳輸損耗同傳統(tǒng)的G.652.D在1310nm波長(zhǎng)下傳輸損耗相差無(wú)幾。這一特性將使原始系統(tǒng)設(shè)計(jì)花費(fèi)最小的代價(jià)完成從GPON到XGPON的升級(jí)。同樣，WDM-PON或許可以使用更高衰減的超1600nm的波長(zhǎng)，也因此會(huì)受益于低衰減光纖。
彎曲低損耗提升傳輸性能
高速寬帶服務(wù)的需求推動(dòng)著光纖在接入網(wǎng)絡(luò)的深入以提供FTTx寬帶服務(wù)和3G和4G無(wú)線寬帶數(shù)據(jù)回傳業(yè)務(wù)。光纜在這些網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)上帶來(lái)了不同的挑戰(zhàn)，而具備較低彎曲損耗性的G.657光纖可以完成。接入網(wǎng)所面臨的特殊挑戰(zhàn)是各式各樣的。
室外接入網(wǎng)本質(zhì)上是一種分布式網(wǎng)，具有許多光纖管理連接系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)，比如機(jī)房和接頭盒。出于較高人口密度引起的空間限制和空間美學(xué)的要求，這些機(jī)房和接頭盒的空間需非常緊湊。
連接到樓，住戶和4G天線的光纜通常是架空鋪設(shè)，這些架空鋪設(shè)的光纜需具備輕質(zhì)和靈活鋪設(shè)的特性。
用戶密度和有限的可使用空間促使外徑更小的室外纜直徑設(shè)計(jì)上，能提升接入網(wǎng)容量的大芯數(shù)光纜成為大勢(shì)所趨。
接入網(wǎng)的這些所有因素都對(duì)光纜的抗彎性帶來(lái)挑戰(zhàn)。光纜接入空間狹小的機(jī)房或接頭盒時(shí)會(huì)承受更小的彎曲半徑。而架空的光纜則需應(yīng)對(duì)靈活性的鋪設(shè)以及生命周期中的高低溫變化。為減少因彎曲造成的信號(hào)丟失和為架空光纜的彎曲性能及抗低溫性能，抗彎的G.657.A1光纖已經(jīng)被用于接入網(wǎng)。另一方面，小直徑、大芯數(shù)光纜，會(huì)對(duì)內(nèi)部光纖產(chǎn)生微彎應(yīng)力，造成光信號(hào)損耗。所以，抗彎性改善的光纖被用于這些小直徑、大芯數(shù)的網(wǎng)絡(luò)接入光纜中，有助于光信號(hào)損耗的改善。
正如電信行業(yè)遍布了令人興奮不已的千機(jī)萬(wàn)變和為消費(fèi)者推出的各種新設(shè)備，電信運(yùn)營(yíng)商的世界也充滿了富有挑戰(zhàn)性的變革和新的網(wǎng)絡(luò)容量升級(jí)要求——所有這一切都需要通過(guò)低投資和低成本維護(hù)以保證良好的網(wǎng)絡(luò)投資回報(bào)率。因此，全世界的運(yùn)營(yíng)商正在鋪設(shè)光傳輸網(wǎng)，通過(guò)OTN網(wǎng)絡(luò)的良好互通性，建設(shè)一個(gè)低成本高效率的匯聚長(zhǎng)途干線，城域和接入的通信網(wǎng)。
現(xiàn)在，這些運(yùn)營(yíng)商可以從他們的光纖基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)一步受益，因?yàn)槿藗円巡辉傩枰趶澢鷵p耗改進(jìn)和先進(jìn)的低損耗性能之間做選擇。現(xiàn)在，這兩項(xiàng)功能在一根光纖里就可實(shí)現(xiàn)。這種光纖簡(jiǎn)化了成纜設(shè)計(jì)，降低成本、增加容量將適應(yīng)于未來(lái)長(zhǎng)途干線、城域和接入網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
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