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

  Iccsz訊 康寧TXF?光纖是為陸地高速系統長(cháng)距離傳輸而設計的新型光纖。隨著(zhù)數據流量的率持續增長(cháng)，100G/s系統已在長(cháng)途傳輸網(wǎng)絡(luò )中廣泛部署，部分地區200G/s系統開(kāi)始應用，400G/s系統也初現端倪。向高傳輸速率升級需要更高的光信噪比(OSNR)，與傳統的單模光纖相比，TXF光纖具有超低損耗和大有效面積特性，可幫助顯著(zhù)提升系統的光信噪比。

  傳輸速率增長(cháng)面臨的挑戰

  網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商都面臨著(zhù)數據容量持續增長(cháng)的巨大挑戰，用戶(hù)已經(jīng)習慣于使用可靠低時(shí)延的傳輸網(wǎng)絡(luò )享受高流量的視頻服務(wù)。隨著(zhù)連接設備和服務(wù)價(jià)格的下降，越來(lái)越多的用戶(hù)使用內容接入服務(wù)。此外物聯(lián)網(wǎng)將機器、傳感器和可穿戴設備的相互連接和互相通信，預計到2020年，物聯(lián)網(wǎng)中的設備數量會(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升級最常用的方式。當前長(cháng)途傳輸系統逐漸由10Gb/s升級到100Gb/s、200Gb/s，甚至400Gb/s，系統的調制模式要求越來(lái)越高，這也對系統光信噪比(OSNR)有更為嚴格的要求。只有當信號遠高于噪聲時(shí)系統才能夠實(shí)現無(wú)誤碼運行，但鏈路的損耗和非線(xiàn)性效應的累積會(huì )對信號產(chǎn)生劣化，從而影響系統的傳輸距離。

圖1 高階調制對傳輸距離的影響

  研究結果表明(注：實(shí)際可實(shí)現的距離取決于實(shí)際網(wǎng)絡(luò )的設計規則)，將100Gb/s(采用PM-QPSK調制)升級到200Gb/s(采用PM-16QAM調制)過(guò)程中，其傳輸距離明顯下降。100Gb/s系統可以達到幾千公里的距離，滿(mǎn)足陸地長(cháng)距離傳輸的需求。但是200Gb/s的傳輸距離降到幾百公里，長(cháng)距離傳輸需要昂貴的信號再生設備。因此如果升級到更大容量，更高頻譜效率的系統，運營(yíng)商可能需要承擔更大的資本支出以建設額外的中繼站來(lái)解決傳輸容量和距離問(wèn)題。

  新型光纖的優(yōu)勢和特性

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

  常規的單模光纖使用的是摻鍺的二氧化硅纖芯，在波長(cháng)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。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(cháng)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(guò)增加光信號傳輸的纖芯尺寸來(lái)實(shí)現，允許輸入更高的光功率進(jìn)入光纖，這是延長(cháng)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，這對于具有幾十個(gè)信道的波分復用(WDM)傳輸系統非常重要。一旦入射信號的功率密度超過(guò)了某一閾值，很容易引起信號的非線(xiàn)性失真(如四波混頻、自相位調制、交叉相位調制)。將光功率分散到大有效面積纖芯中傳輸，這意味著(zhù)光纖在到達非線(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(cháng)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(FOM)來(lái)評價(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(通常為標準G.652.D光纖)的優(yōu)勢。我們比較了幾種不同陸地長(cháng)途傳輸光纖，其結果如圖2所示。y軸上FOM是相對于標準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)勢對應于~25%的距離增量，2dB優(yōu)勢對應于~60%的距離增量，3dB優(yōu)勢對應用于~100%的距離增量。與其他的長(cháng)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提供余量。

  ITU-TG.654E規范

  “ITU-TG.654規范截止位移單模光纖和光纜”– 1998年ITU-T年制定了該標準并且定期對其進(jìn)行修訂。該標準描述了G.654光纖的特性：比傳統的G.652光纖更大的有效面積，截止波長(cháng)可以位移到1530nm以下，在1550nm處具有最小的衰減。本標準的A-D子類(lèi)對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標準，添加了E子類(lèi)，對陸地長(cháng)途大容量高速率傳輸網(wǎng)絡(luò )用的截止波長(cháng)位移大有效面積光纖進(jìn)行了規范，進(jìn)一步縮嚴了有效面積的范圍，提升了光纖的彎曲性能，使之達到G.652水平。康寧TXF光纖完全滿(mǎn)足ITU-TG.654.E規范。

  結論

  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(cháng)途傳輸網(wǎng)絡(luò )長(cháng)距離和大容量傳輸而設計的新型光纖，為運營(yíng)商傳輸系統升級到超100 Gb/s時(shí)帶來(lái)價(jià)值。