聯(lián)通現(xiàn)網測試：G.654.E光纖陸地應用性能優(yōu)越

　　ICCSZ訊    目前國內外運營商和光纖光纜供應商已開展相應400G技術研究及測試，主流400G技術均存在無電中繼距離受限的問題，而相關實驗室測試證明，基于新型光纖技術，可以很好地提升400G傳輸能力，延長傳輸距離，降低網絡整體建設成本。

　　為了更好滿足400G等超高速傳輸技術應用，ITU-T自2013年7月開始討論適用于陸地傳輸系統(tǒng)應用的G.654光纖(G.654.E)，在保持與現(xiàn)有陸地用單模光纖基本性能一致的前提下，增大光纖有效面積，同時降低光纖衰減系數(shù)，從而提升400G傳輸性能。

　　不斷降低光纖衰減系數(shù)，是光纖技術發(fā)展的永恒追求，從纖芯摻鍺技術中降低摻雜濃度，再到純硅纖芯技術，衰減系數(shù)可以從大于0，逐步降低到0.18dB/km左右，甚至降低到0.16dB/km左右;當前衰減系數(shù)的降低，也帶來技術及成本的急劇增加。對于G.652.D光纖和G.654光纖，降低光纖衰減系數(shù)，相應的成本增加和技術難度，基本一致。

　　另一方面，為了降低線路中非線性效應帶來的系統(tǒng)傳輸代價，需要不斷降低光纖非線性效應，而光纖中非線性系數(shù)與光纖模場面積直接相關，因此通過增大光纖有效面積，可以很好地減低光纖中非線性效應，從而提高入纖光功率。

　　干線傳輸用光纖技術發(fā)展，主要是不斷降低衰減衰減系數(shù)的G.652.D光纖，以及降低衰減系數(shù)同時增大有效面積的G.654.E光纖，兩種優(yōu)勢兼具被認為是超高速傳輸技術長距離干線應用的優(yōu)選。

　　G.654光纖以往通常應用于海底通信系統(tǒng)，相比于海底通信系統(tǒng)中的高強度光纜保護、穩(wěn)定工作環(huán)境及專業(yè)施工維護，陸地應用環(huán)境復雜，光纜保護也較輕，施工維護也相對簡單;因此將大有效面積光纖應用于陸地傳輸系統(tǒng)，業(yè)界存在諸多顧慮，尚待驗證。

　　現(xiàn)網試點如火如荼

　　為了更好地評估G.654.E光纖在陸地應用的性能，中國聯(lián)通與國內外主流光纖光纜供應商開展了現(xiàn)網測試驗證工作，對新型光纖技術的應用性能進行詳細論證。

　　中國聯(lián)通分別在東部干線網絡和西部干線網絡開展試點，其中東部試驗網選擇了帶寬需求量大、最有可能優(yōu)先部署400G技術的山東濟南-青島，光纜長度約430km，在驗證人工和氣流法布放光纜對大有效面積光纖性能影響的同時，進行400G系統(tǒng)的傳輸性能現(xiàn)網測試驗證。西部試驗網選擇了工作環(huán)境復雜，途徑戈壁灘、天山以及草原的新疆哈密-巴里坤段，光纜長度約150km，該地區(qū)屬于氣溫年較差大、日較差大和風力較大的大陸性氣候區(qū)，光纜的實際運行溫度在-30℃到60℃，風力可達12級，可以充分驗證架空敷設工藝對大有效面積光纖的影響、較惡劣環(huán)境下長期運行的光纜的性能。

　　濟南-青島試點的管道光纜中采用8管12芯的96芯光纜結構，其中前7管為G.652.D光纖，由亨通公司提供，第8管為新型光纖，12芯著色光纖分別來自于康寧、長飛、烽火、日本住友和OFS公司。光纜型號主要是GYTS和GYTA，由亨通公司生產光纜。哈密-巴里坤試點的架空光纜采用松套管加強芯結構，其中前48芯為G.652.D光纖，由西古公司提供，后16芯為新型光纖，分別由康寧、長飛、烽火、日本住友、OFS、亨通和中天公司提供。光纜型號主要是GYTS和GYTA，由西古公司生產光纜。

　　工廠測試結果

　　本次試點，由新型光纖廠家提供著色后G.654光纖，在光纜工廠進行松套，然后再與裝有G.652.D光纖的松套管進行纜芯絞合，最終護套成纜。在光纜生產過程中，對新型光纖的性能都進行了測試。

　　模場直徑(MFD)與有效面積

　　表1給出了本次試點新型光纖的MFD標稱值及容差，對應的有效面積從110um2到130um2，其中一個廠家未提供MFD值，提供有效面積為112±12um2。

表1 不同廠家MFD的標稱值及容差

　　對于現(xiàn)網應用而言，太寬松的MFD標稱值和容差，并不利于應用推廣。G.652.D光纖的相應指標，也是在多年應用中逐步縮窄的。

　　衰減系數(shù)

　　光纜生產前的著色光纖衰減系數(shù)均小于0.19dB/km，不同廠家光纖的衰減系數(shù)不同。光纜生產完成后，對在亨通工廠和西古工廠光纜盤進行了測試，其中1550nm處的光纖衰減系數(shù)基本小于0.2dB/km，最大值0.202dB/km，其中97.7%均小于0.19dB/km。

　　在光纜生產過程中，對不同工藝階段新型光纖的性能指標進行跟蹤測試。由于本次試點中，采用G.652.D和G.654光纖的混纜，新型光纖的光纜生產工藝完全采用與G.652.D相同的工藝。因此對于整個生產過程中的附加衰減進行了測試，基于G.652.D光纖相同的生產工藝，新型光纖在光纜生產過程中的附加衰減均小于0.01dB/km。

　　彎曲損耗特性

　　對于陸地應用而言，光纖保護輕，但工作環(huán)境非常復雜(溫度和天氣等)，外部應力影響較大，因此具有更大有效面積的G.654.E光纖的彎曲性能(宏彎和微彎)尤為重要，要遠優(yōu)于海底應用的現(xiàn)有G.654光纖。

　　對于陸地應用運營商，從敷設施工和長期運行來看，新型光纖的彎曲性能，必須不劣于現(xiàn)有光纖，否則對于引入將存在較大顧慮。

　　工廠中對新型光纖宏彎性能進行了測試，采用ITU-T規(guī)定的30mm半徑100圈的方式，分別測試了1550nm和1625nm處的性能，可以發(fā)現(xiàn)基本都小于0.1dB，其中81.8%要小于0.05dB。目前ITU也初步達成一致G.654.E的宏彎指標與G.652.D一致，在1625nm處，宏彎損耗最大值0.1dB。

　　熔接及兼容性

　　新型光纖技術，相比于G.652.D光纖，模場面積有了顯著增大，有效面積差異帶來的兼容性也成為業(yè)內對于新型光纖引入陸地應用的較大擔憂，主要包括不同廠家間G.654光纖間的熔接，以及G.654與G.652.D間的熔接。

　　在西古工廠、亨通工廠以及現(xiàn)網，使用多種型號的熔接機，采用普通單模熔接模式，分別對不同組合下的熔接性能進行了測試評估，包括同廠家G.654光纖自熔接，異廠家G.654光纖熔接，G.654與G.652.D間熔接。

　　從OTDR雙向平均測試結果來看，同廠家熔接損耗最大值為0.08dB，如圖1所示，平均值為0.02dB，與G.652.D光纖熔接指標相近。異廠家G.654熔接，平均損耗為0.044dB，樣本數(shù)60，比同廠家略大，可能由于MFD失配引起。G.654與G.652.D光纖間熔接損耗平均值為0.119dB，樣本數(shù)24個。

圖1 G.654光纖自熔接損耗

　　光纜終端目前主要是采用G.652.D尾纖終端在ODF架，因為光纖跳線也采用普通G.652.D光纖的，因此G.654與G.652.D間的熔接較少，一個光放段(例如80km，約30盤光纜)，只有2個熔接點為G.652.D與G.654光纖熔接。

　　目前對于熔接損耗數(shù)據樣本尚不足夠充分，還需后續(xù)進一步收集數(shù)據驗證以評估熔接性能。

　　機械和環(huán)境性能測試

　　按照IEC 60794-1-21和IEC 60794-1-22規(guī)定的測試內容，同時有G.654光纖G.652.D光纖的光纜進行了環(huán)境性能和機械性能測試，新型光纖具有相同的性能。

　　光纜現(xiàn)網敷設施工測試

　　截至2016年6月底，新疆哈密-巴里坤試驗網和山東濟南-青島試驗網分別進行了驗收測試，重點對熔接后的光纜鏈路進行了測試。

　　哈密-巴里坤架空光纜中有2個光纜段落，相比于光纜出廠測試結果，光纖鏈路的平均衰減系數(shù)增加量基本小于0.015dB/km，如圖2(a)所示，部分纖芯甚至小于0.01dB/km，即使包括了熔接損耗。濟南-青島管道光纜共有9個光纜段落，相應的鏈路衰減系數(shù)平均值，增加量要在0.015dB/km左右，如圖2(b)所示，絕大部分纖芯均小于0.01dB/km。

(b)

圖2 光纜鏈路衰減系數(shù)平均值增加量

　　結論

　　為了驗證新型光纖在陸地傳輸系統(tǒng)應用的可行性，中國聯(lián)通目前已經完成了新型光纖光纜的工廠測試和現(xiàn)網測試。后續(xù)將在哈密-巴里坤段，基于光纜自動監(jiān)測系統(tǒng)，收集更多新型光纖運行數(shù)據，研究新型光纖的長期運行性能，同時在濟南-青島段開展400G系統(tǒng)測試，驗證新型光纖對于400G系統(tǒng)傳輸性能的提升。

　　從工廠測試發(fā)現(xiàn)，新型光纖的生產和測試，可以采用與現(xiàn)有G.652.D光纖相同的生產工藝和測試方法，不會因為新型光纖而采用全新的生產工藝，從而導致由于生產工藝原因產生的光纖光纜成本間接增加。

　　從現(xiàn)網敷設及測試來看，采用與G.652.D光纖相同的敷設及熔接接續(xù)方法，新型光纖仍然有著相近的性能，衰減系數(shù)上，保持了良好的性能，并未發(fā)生由于施工和接續(xù)帶來性能上的劣化;同時也不用改進和新增相應設備，從而不會帶來運營商在引入新型光纖光纜后的維護成本增加。

　　通過測試發(fā)現(xiàn)，新型光纖的光纜生產、測試、敷設和接續(xù)等生產和施工維護，均未出現(xiàn)與現(xiàn)有體系不同或有特殊要求的環(huán)節(jié)，對于新型光纖的引入至關重要。從前文可知，G.654新型光纖相比低損耗和超低損耗G.652.D，除了具有相同衰減特性外，還具有有效面積大非線性效應低的優(yōu)勢，可以通過兩者結合，提升系統(tǒng)傳輸性能，而不必要一味追求更低衰減系數(shù)而導致技術難度及成本顯著增加。