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光纤光缆的新时代 低损耗抗弯光纤助力未来网络建设

作者: 来源: 日期:2022/11/23 9:47:22 人气:6725

        光纤是现代通讯网络的奠基石,其提供的数据容量和传导速率使最新的通讯装置和服务项目成为可能。随着网络需求的上升,我们对光纤的要求也越来越多:更大的容量,更快的速度和更为宽阔的配置适应性。由于数据容量的不断增长和电信业营业收入的相对低迷,运营商需要对网络进行有效资本支出,实现操作、管理和维护上的低成本化(OAM),以支撑电信业的投资回报率。


  为此,运营商采用光传输网络(OTN)的方法,使不同的服务类型(例如,SONET/SDH,以太网,光通道和存储服务)共存于同一传输层。这种协议传输的通用性和服务的透明度为运营商带来了巨大的资本支出和OAM收益,最终降低每比特的光传送成本。


  同样,运营商也在寻求系统供应商提供具有更大容量的网络,并控制每比特光传送成本。为传送扩容,数据传输率被提高了。然而数据传输率的每一步提高都对系统容限造成压力,尽管这种压力迄今为止已通过光电系统增强的复杂性抵消掉,但要知道系统的复杂性天生就是成本增加的代名词。


  然而,针对这个问题,网络的基础——光纤可以协助解决。在最初的两种主要传输波长——1310nm和1550nm波长下,光传输的衰减被显著地降低,分别为0.35dB/km和0.21dB/km,同时接收器端的信号强度也得到了改善。现在市售的低损耗标准单模光纤G.652.D更是展示出在1310nm和1550nm波长下分别为0.32 dB/km和0.18dB/km的出色的传输低损耗性。这一结果提高了系统容限,减少了系统的复杂性和每比特的传输成本。


  随着高速宽带的应用,运营商在接入网络上寻求类似的每比特成本的效率。我们已经看到大范围的架空铺设和空间有限的接头盒在光缆弯曲的时候,会造成信号丢失和系统容限的减少。因此,为了保护容限和降低网络接入的OAM成本,低弯曲损耗光纤被开发并被归入ITU-T G.657标准。G.657光纤包含三个主要分类:


  G.657.A1,弯曲性能改善光纤;G.657.A2,弯曲性能增强光纤;G.657.B3,弯曲性能不敏感光纤。


  这三类光纤中,G.657.A1是室外缆最常用的光纤。有着出色弯曲性能的G.657.A2和G.657.B3光纤并不是室外设备条件所必要的;另外,这两种光纤的纤芯截面工艺产生的优越的弯曲性能与基本采用G.652D光纤的大批量室外设备在现场熔接和安装上并不兼容。


  由于低损耗光纤和抗弯光纤的出现,如何在合适的场景分别使用这两种光纤,成为网络设计师一项颇具技术挑战的工作。为实现经济效益最大化,网络设计师不得不在网络系统的不同部分,对两种G.652.D光纤和G.657.A1光纤做仔细挑选,这也意味着对于光缆多样性的需求。因此,改变成为必然。


  新时代


  如果施工人员无需再为究竟选择哪一种光纤,或者说,无需再为究竟选择低损耗还是弯曲低损耗性能的光纤之间纠结时,光纤光缆的布线会简单得多。新研制的光纤先进性让人们不再为这样的选择烦恼。最新一代G.652.D光纤既为业界带来最前沿的低损耗性能又提升了G.657.A1光纤的抗弯性,同时也满足了前向兼容性。


  这种新型光纤在1550nm和1310nm波长下分别仅有0.18dB/km和0.32dB/km的低损耗(也能够使光缆的平均损耗处在同一基准)。它的抗弯性能超过了G.657A1的标准,并且9.2微米的模场直径也能很好的匹配早期的G.652D光纤。成效:为高容量提供更充足的系统容限;改善的弯曲性更加适应接入网络,以及与早期使用的G.652.D光纤的反向兼容,这一切皆因一根小小的光纤。为更好理解这么一根光纤能为运营商带来什么,让我们接下来一探究竟。


  低传输损耗优势明显


  随着数据传输率在长距离网络覆盖从10 Gbps到40 Gbps,再向100 Gbps的提升,系统需要通过使用先进的调制格式、连贯的工业技术以及数字信号处理获取更高的光信噪比。但在100 Gbps,由于光信噪比的不足,降低了这一实现可能。


  过渡到400Gbps将给系统实现带来进一步的压力,如同过渡到全光网络时,其中的光分插复用器和光开关会增加连接的平均长度,也意味着网络中的元器件产生附加损耗。


  低损耗光纤网络已遍及全球,日益提升的光信噪比带来如下诸多益处:


  以最小的传输距离牺牲达到更高的传输速率;减少长距离传输中的放大的数量;通过为OADMs提供额外的系统冗余,从而简化全光网络的过渡此外,低损耗性能的光纤也带来了间接经济效益也已得到验证。


  低损耗光纤无形中也延长了光缆修复使用的周期。在一些发展中国家,新的运输和基础设施的建设发展步伐导致了频繁的光缆断裂。没有光缆足够的冗余度,那么这段光缆很快会废弃一些光缆仅使用5年,由于频繁维修耗尽了系统的功率预算,这与光缆的市场预期的20年或更长寿命形成了鲜明对比。


  在接入网中,这些新的低损耗的光纤可以延长FTTx和移动回传系统,并且可以扩展覆盖20%的用户、大楼(在1310nm波长,与0.35dB/km损耗的光纤相比,低损耗光纤仅为0.32 dB/km损耗)。额外的容限不只是延长光缆的使用周期,也可以使用预连接的方案,使布线更有效率。


  网络接入的系统演变将出现GPON与新的10Gbps的XGPON标准并存。为实现这一目标,XGPON上行波长从1310nm降低至1270nm波长,这个波长本质上比1310 nm具有更高的传输损耗。当XGPON部署在一个传统的GPON网络上时,上行波长的额外损失会对系统容限和在延伸与覆盖上的原始系统设计提出挑战。但先进的G.652.D低损耗光纤在1270nm波长下的传输损耗同传统的G.652.D在1310nm波长下传输损耗相差无几。这一特性将使原始系统设计花费最小的代价完成从GPON到XGPON的升级。同样,WDM-PON或许可以使用更高衰减的超1600nm的波长,也因此会受益于低衰减光纤。


  弯曲低损耗提升传输性能


  高速宽带服务的需求推动着光纤在接入网络的深入以提供FTTx宽带服务和3G和4G无线宽带数据回传业务。光缆在这些网络的铺设上带来了不同的挑战,而具备较低弯曲损耗性的G.657光纤可以完成。接入网所面临的特殊挑战是各式各样的。


  室外接入网本质上是一种分布式网,具有许多光纤管理连接系统的节点,比如机房和接头盒。出于较高人口密度引起的空间限制和空间美学的要求,这些机房和接头盒的空间需非常紧凑。


  连接到楼,住户和4G天线的光缆通常是架空铺设,这些架空铺设的光缆需具备轻质和灵活铺设的特性。


  用户密度和有限的可使用空间促使外径更小的室外缆直径设计上,能提升接入网容量的大芯数光缆成为大势所趋。


  接入网的这些所有因素都对光缆的抗弯性带来挑战。光缆接入空间狭小的机房或接头盒时会承受更小的弯曲半径。而架空的光缆则需应对灵活性的铺设以及生命周期中的高低温变化。为减少因弯曲造成的信号丢失和为架空光缆的弯曲性能及抗低温性能,抗弯的G.657.A1光纤已经被用于接入网。另一方面,小直径、大芯数光缆,会对内部光纤产生微弯应力,造成光信号损耗。所以,抗弯性改善的光纤被用于这些小直径、大芯数的网络接入光缆中,有助于光信号损耗的改善。


  正如电信行业遍布了令人兴奋不已的千机万变和为消费者推出的各种新设备,电信运营商的世界也充满了富有挑战性的变革和新的网络容量升级要求——所有这一切都需要通过低投资和低成本维护以保证良好的网络投资回报率。因此,全世界的运营商正在铺设光传输网,通过OTN网络的良好互通性,建设一个低成本高效率的汇聚长途干线,城域和接入的通信网。


  现在,这些运营商可以从他们的光纤基础设施进一步受益,因为人们已不再需要在弯曲损耗改进和先进的低损耗性能之间做选择。现在,这两项功能在一根光纤里就可实现。这种光纤简化了成缆设计,降低成本、增加容量将适应于未来长途干线、城域和接入网络建设。

 

 

日期:2013/9/16

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