康寧TXF?超低損耗G.654E光纖 滿足長距離高速傳輸需求

  Iccsz訊 康寧TXF?光纖是為陸地高速系統(tǒng)長距離傳輸而設(shè)計的新型光纖。隨著數(shù)據(jù)流量的率持續(xù)增長，100G/s系統(tǒng)已在長途傳輸網(wǎng)絡(luò)中廣泛部署，部分地區(qū)200G/s系統(tǒng)開始應(yīng)用，400G/s系統(tǒng)也初現(xiàn)端倪。向高傳輸速率升級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。

  傳輸速率增長面臨的挑戰(zhàn)

  網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商都面臨著數(shù)據(jù)容量持續(xù)增長的巨大挑戰(zhàn)，用戶已經(jīng)習(xí)慣于使用可靠低時延的傳輸網(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)價格的下降，越來越多的用戶使用內(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)計到2020年，物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備數(shù)量會超過500億，物聯(lián)網(wǎng)的興起要求傳輸網(wǎng)絡(luò)提升容量以滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求。

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

圖1 高階調(diào)制對傳輸距離的影響

  研究結(jié)果表明(注：實際可實現(xiàn)的距離取決于實際網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計規(guī)則)，將100Gb/s(采用PM-QPSK調(diào)制)升級到200Gb/s(采用PM-16QAM調(diào)制)過程中，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，滿足陸地長距離傳輸?shù)男枨?。但?00Gb/s的傳輸距離降到幾百公里，長距離傳輸需要昂貴的信號再生設(shè)備。因此如果升級到更大容量，更高頻譜效率的系統(tǒng)，運(yùn)營商可能需要承擔(dān)更大的資本支出以建設(shè)額外的中繼站來解決傳輸容量和距離問題。

  新型光纖的優(yōu)勢和特性

  創(chuàng)新設(shè)計的光纖有助于提高系統(tǒng)的光信噪比，延長高速系統(tǒng)的傳輸距離。該光纖的兩個關(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，這類光纖也是摻鍺二氧化硅纖芯，通過先進(jìn)的光纖拉絲工藝來實現(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，延長信號的傳輸距離。康寧TXF光纖目前典型衰減值為0.168dB/km@1550nm。

  大有效面積通過增加光信號傳輸?shù)睦w芯尺寸來實現(xiàn)，允許輸入更高的光功率進(jìn)入光纖，這是延長傳輸距離的另一種方法。大的有效面積會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，這對于具有幾十個信道的波分復(fù)用(WDM)傳輸系統(tǒng)非常重要。一旦入射信號的功率密度超過了某一閾值，很容易引起信號的非線性失真(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 用于陸地長途傳輸，康寧TXF相對于其他光纖的優(yōu)勢

  我們通常使用品質(zhì)因數(shù)(FOM)來評價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。我們比較了幾種不同陸地長途傳輸光纖，其結(jié)果如圖2所示。y軸上FOM是相對于標(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)勢對應(yīng)于~25%的距離增量，2dB優(yōu)勢對應(yīng)于~60%的距離增量，3dB優(yōu)勢對應(yīng)用于~100%的距離增量。與其他的長途傳輸光纖相比，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子類對海纜所用的典型光纖進(jìn)行了說明，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，通過了最新版本的G.654標(biāo)準(zhǔn)，添加了E子類，對陸地長途大容量高速率傳輸網(wǎng)絡(luò)用的截止波長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，是為長途傳輸網(wǎng)絡(luò)長距離和大容量傳輸而設(shè)計的新型光纖，為運(yùn)營商傳輸系統(tǒng)升級到超100 Gb/s時帶來價值。