康寧TXF?超低損耗G.654E光纖 滿(mǎn)足長(zhǎng)距離高速傳輸需求

  Iccsz訊 康寧TXF?光纖是為陸地高速系統(tǒng)長(zhǎng)距離傳輸而設(shè)計(jì)的新型光纖。隨著數(shù)據(jù)流量的率持續(xù)增長(zhǎng)，100G/s系統(tǒng)已在長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)絡(luò)中廣泛部署，部分地區(qū)200G/s系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用，400G/s系統(tǒng)也初現(xiàn)端倪。向高傳輸速率升級(jí)需要更高的光信噪比(OSNR)，與傳統(tǒng)的單模光纖相比，TXF光纖具有超低損耗和大有效面積特性，可幫助顯著提升系統(tǒng)的光信噪比。

  傳輸速率增長(zhǎng)面臨的挑戰(zhàn)

  網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都面臨著數(shù)據(jù)容量持續(xù)增長(zhǎng)的巨大挑戰(zhàn)，用戶(hù)已經(jīng)習(xí)慣于使用可靠低時(shí)延的傳輸網(wǎng)絡(luò)享受高流量的視頻服務(wù)。隨著連接設(shè)備和服務(wù)價(jià)格的下降，越來(lái)越多的用戶(hù)使用內(nèi)容接入服務(wù)。此外物聯(lián)網(wǎng)將機(jī)器、傳感器和可穿戴設(shè)備的相互連接和互相通信，預(yù)計(jì)到2020年，物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備數(shù)量會(huì)超過(guò)500億，物聯(lián)網(wǎng)的興起要求傳輸網(wǎng)絡(luò)提升容量以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的需求。

  提高信道速度是系統(tǒng)升級(jí)最常用的方式。當(dāng)前長(zhǎng)途傳輸系統(tǒng)逐漸由10Gb/s升級(jí)到100Gb/s、200Gb/s，甚至400Gb/s，系統(tǒng)的調(diào)制模式要求越來(lái)越高，這也對(duì)系統(tǒng)光信噪比(OSNR)有更為嚴(yán)格的要求。只有當(dāng)信號(hào)遠(yuǎn)高于噪聲時(shí)系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)誤碼運(yùn)行，但鏈路的損耗和非線(xiàn)性效應(yīng)的累積會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生劣化，從而影響系統(tǒng)的傳輸距離。

圖1 高階調(diào)制對(duì)傳輸距離的影響

  研究結(jié)果表明(注：實(shí)際可實(shí)現(xiàn)的距離取決于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)規(guī)則)，將100Gb/s(采用PM-QPSK調(diào)制)升級(jí)到200Gb/s(采用PM-16QAM調(diào)制)過(guò)程中，其傳輸距離明顯下降。100Gb/s系統(tǒng)可以達(dá)到幾千公里的距離，滿(mǎn)足陸地長(zhǎng)距離傳輸?shù)男枨?。但?00Gb/s的傳輸距離降到幾百公里，長(zhǎng)距離傳輸需要昂貴的信號(hào)再生設(shè)備。因此如果升級(jí)到更大容量，更高頻譜效率的系統(tǒng)，運(yùn)營(yíng)商可能需要承擔(dān)更大的資本支出以建設(shè)額外的中繼站來(lái)解決傳輸容量和距離問(wèn)題。

  新型光纖的優(yōu)勢(shì)和特性

  創(chuàng)新設(shè)計(jì)的光纖有助于提高系統(tǒng)的光信噪比，延長(zhǎng)高速系統(tǒng)的傳輸距離。該光纖的兩個(gè)關(guān)鍵特性是超低損耗和大有效面積。

  常規(guī)的單模光纖使用的是摻鍺的二氧化硅纖芯，在波長(zhǎng)1550nm處典型衰減值≦0.20dB/km。低損耗光纖通常衰減值≦0.18dB/km@1550nm，這類(lèi)光纖也是摻鍺二氧化硅纖芯，通過(guò)先進(jìn)的光纖拉絲工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。如需將光纖進(jìn)一步衰減降低到≦0.17dB/km，這就需要使用純二氧化硅纖芯來(lái)代替摻鍺纖芯。超低損耗純硅光纖能夠更有效的保持纖芯中的光功率，延長(zhǎng)信號(hào)的傳輸距離。康寧TXF光纖目前典型衰減值為0.168dB/km@1550nm。

  大有效面積通過(guò)增加光信號(hào)傳輸?shù)睦w芯尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)，允許輸入更高的光功率進(jìn)入光纖，這是延長(zhǎng)傳輸距離的另一種方法。大的有效面積會(huì)使纖芯中的光功率更為分散地傳播并且減少中心峰值功率密度，這對(duì)于具有幾十個(gè)信道的波分復(fù)用(WDM)傳輸系統(tǒng)非常重要。一旦入射信號(hào)的功率密度超過(guò)了某一閾值，很容易引起信號(hào)的非線(xiàn)性失真(如四波混頻、自相位調(diào)制、交叉相位調(diào)制)。將光功率分散到大有效面積纖芯中傳輸，這意味著光纖在到達(dá)非線(xiàn)性閾值前可以接收更大的光功率。康寧TXF光纖的典型有效面積為125μm2。

圖2 用于陸地長(zhǎng)途傳輸，康寧TXF相對(duì)于其他光纖的優(yōu)勢(shì)

  我們通常使用品質(zhì)因數(shù)(FOM)來(lái)評(píng)價(jià)不同光纖的傳輸性能，這種方法可以比較該光纖與參考光纖(通常為標(biāo)準(zhǔn)G.652.D光纖)的優(yōu)勢(shì)。我們比較了幾種不同陸地長(zhǎng)途傳輸光纖，其結(jié)果如圖2所示。y軸上FOM是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)G.652.D光纖的Q-因子增量，可理解為傳輸距離的增加。1dB優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)于~25%的距離增量，2dB優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)于~60%的距離增量，3dB優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)用于~100%的距離增量。與其他的長(zhǎng)途傳輸光纖相比，康寧TXF光纖能夠提供最佳傳輸性能，為升級(jí)到更高速系統(tǒng)提供余量。

  ITU-TG.654E規(guī)范

  “ITU-TG.654規(guī)范截止位移單模光纖和光纜”– 1998年ITU-T年制定了該標(biāo)準(zhǔn)并且定期對(duì)其進(jìn)行修訂。該標(biāo)準(zhǔn)描述了G.654光纖的特性：比傳統(tǒng)的G.652光纖更大的有效面積，截止波長(zhǎng)可以位移到1530nm以下，在1550nm處具有最小的衰減。本標(biāo)準(zhǔn)的A-D子類(lèi)對(duì)海纜所用的典型光纖進(jìn)行了說(shuō)明，其必須具有低損耗和大有效面積特性，為跨洋距離的傳輸提供高效連接。2016年9月，通過(guò)了最新版本的G.654標(biāo)準(zhǔn)，添加了E子類(lèi)，對(duì)陸地長(zhǎng)途大容量高速率傳輸網(wǎng)絡(luò)用的截止波長(zhǎng)位移大有效面積光纖進(jìn)行了規(guī)范，進(jìn)一步縮嚴(yán)了有效面積的范圍，提升了光纖的彎曲性能，使之達(dá)到G.652水平。康寧TXF光纖完全滿(mǎn)足ITU-TG.654.E規(guī)范。

  結(jié)論

  康寧新型TXF?G.654.E光纖具有超低損耗和大有效面積特性，是為長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)距離和大容量傳輸而設(shè)計(jì)的新型光纖，為運(yùn)營(yíng)商傳輸系統(tǒng)升級(jí)到超100 Gb/s時(shí)帶來(lái)價(jià)值。