一束玻璃，萬(wàn)物互聯(lián)--光纖助力塑造光網(wǎng)絡(luò )新未來(lái)

  ICC訊 50多年前，康寧公司發(fā)明了第一根低損耗光纖，從此點(diǎn)燃了改變世界通信革命的火花。今天，在世界各地光纖的鋪設量已經(jīng)超過(guò)了50億芯公里，光纖塑造的網(wǎng)絡(luò )將你我萬(wàn)物緊密相連。早在1970年，沒(méi)有人能預料到我們如今在語(yǔ)音、數據、視頻和流媒體傳輸方面取得的驚人進(jìn)步。由光纖實(shí)現的新技術(shù)，引領(lǐng)我們進(jìn)入全新的信息時(shí)代，同時(shí)也賦予了未來(lái)無(wú)限可能。康寧公司作為光通信行業(yè)領(lǐng)先的端到端解決方案供應商之一，將在這篇文章中與您分享我們對于光纖行業(yè)下一個(gè)50年的發(fā)展和突破機遇的觀(guān)點(diǎn)。

全球及中國光纖市場(chǎng)的現狀和面臨的機遇挑戰

  2020年席卷全球的新冠疫情對于光纖市場(chǎng)而言，既有機遇，也有挑戰。就短期的影響來(lái)說(shuō)，疫情導致全球經(jīng)濟發(fā)展減速甚至倒退，原材料漲價(jià)，物流周期延長(cháng)，成本激增，人員隔離等都對光纖光纜的生產(chǎn)和及時(shí)供應帶來(lái)巨大的挑戰，而疫情嚴重的地區互聯(lián)網(wǎng)施工項目推遲或取消，也影響了光纖光纜的短期需求。但從長(cháng)期角度看，這場(chǎng)疫情也推動(dòng)了遠程辦公，遠程教育等的迅速發(fā)展，甚至改變了人們的生活方式，以至寬帶和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的重要性日益突出。目前，全球光纖光纜的需求因為固網(wǎng)寬帶、5G以及數據中心等建設的加速，開(kāi)始迅速增長(cháng)，預計2021年光纖光纜的需求量與去年相比將增加10%以上，并保持穩步上升。預計到2023年，全球光纖需求量將超過(guò)6億芯公里，這對所有光纖生產(chǎn)企業(yè)都是一個(gè)重要的機遇。

  從供需關(guān)系角度看，全球光纖產(chǎn)能過(guò)剩的情況正在改變。光纖需求的快速增長(cháng)使得光纖產(chǎn)能的利用率快速回升。隨著(zhù)高成本產(chǎn)能的閑置和缺乏競爭力的光纖預制棒、光纖光纜企業(yè)陸續退出市場(chǎng)，進(jìn)一步促使本地和全球的產(chǎn)能和需求實(shí)現更好的平衡。

  展望未來(lái)的中國光纖預制棒、光纖光纜市場(chǎng)，5G建設、固網(wǎng)寬帶、政企專(zhuān)線(xiàn)、數據中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等將繼續拉動(dòng)國內光纖需求。國家政策的引領(lǐng)將加速經(jīng)濟社會(huì )數字化和網(wǎng)絡(luò )化發(fā)展，2021 年 3 月 24 日，工信部發(fā)布《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò )協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計劃(2021-2023 年)》，2021 年 4月 6日，住建部等部門(mén)發(fā)布關(guān)于《加快發(fā)展數據家庭提高居住品質(zhì)的指導意見(jiàn)》，2021 年 5 月 24 日，國家發(fā)改委發(fā)布《全國一體化大數據中心協(xié)同創(chuàng )新體系 算力樞紐實(shí)施方案》，以及2021 年 7 月 12 日，工信部聯(lián)合十部委發(fā)布《5G 應用“揚帆”行動(dòng)計劃(2021-2023 年)》，這些政策對于光纖光纜企業(yè)都是利好因素。我們認為領(lǐng)先的中國制造商將繼續在中國市場(chǎng)占據重要地位，在保持強勁競爭力的同時(shí)，通脹效應、正常的經(jīng)濟發(fā)展以及對實(shí)現合理經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jì)的關(guān)注也將繼續推動(dòng)中國市場(chǎng)的發(fā)展。

光纖未來(lái)發(fā)展的方向和新的應用領(lǐng)域

  隨著(zhù)5G/F5G時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò )的數據流量和傳輸帶寬正在快速增長(cháng)，通信行業(yè)在不斷尋求更高速率通信技術(shù)的同時(shí)也不得不面臨香農定理的限制，構建高速率、高密度的光纖光纜網(wǎng)絡(luò )仍然是解決網(wǎng)絡(luò )帶寬快速增長(cháng)需求的重要手段。從深海到桌面，不同應用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)各有不同，也對光纖提出了不同的要求。

  在接入網(wǎng)場(chǎng)景中，隨著(zhù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、數據中心互聯(lián)、光纖到屋、光纖到物的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的密度也在快速增加，運營(yíng)商正在尋求建設大芯數、高密度的光纜網(wǎng)絡(luò )，以提升管道利用率和安裝施工的便利性。同時(shí)隨著(zhù)近兩年中國運營(yíng)商千兆寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，中國正在邁入10G PON時(shí)代。在10G PON下行工作的1,575nm長(cháng)波段附近，傳統G.652.D光纖對于小半徑彎曲更加敏感。伴隨接入網(wǎng)中接入點(diǎn)數量的持續增加，光纜出現因非規范施工而引起的小半徑彎曲的情況將可能增多。這意味著(zhù)在傳統施工條件下，光纜網(wǎng)絡(luò )出現維護余量降低甚至故障的情況將增多。為應對以上問(wèn)題，我們認為具有G.657.A1/A2類(lèi)抗彎性能，支持高密度、高芯數、小型化光纜設計，同時(shí)能與現網(wǎng)大量G.652.D光纖兼容的新型光纖將成為接入網(wǎng)光纖發(fā)展的新衡量標準。

  在運營(yíng)商長(cháng)途干線(xiàn)中，伴隨著(zhù)接入網(wǎng)城域網(wǎng)流量的快速增長(cháng)，長(cháng)途干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )容量也面臨著(zhù)越來(lái)越大的壓力。為了在提高網(wǎng)絡(luò )速率的同時(shí)降低每比特成本，運營(yíng)商在采用高階調制編碼方式，新型放大器和檢測方式等手段提升頻譜效率的同時(shí)，需要有新型的光纖對這些技術(shù)實(shí)現更好的承載，以保持長(cháng)途干線(xiàn)的超長(cháng)傳輸距離需求。實(shí)驗數據表明兼具大有效面積、超低損特性的G.654.E光纖，能有效降低系統非線(xiàn)性，提升系統信噪比，是運營(yíng)商構建超400G長(cháng)途干線(xiàn)光網(wǎng)絡(luò )的首選光纖。

  伴隨著(zhù)近年來(lái)日益增長(cháng)的國際通信需求，全球對海洋光纜系統容量的需求也在不斷提升。在海洋光纜系統設計建設中，為提升系統帶寬容量，傳統的方式是提升發(fā)射功率和放大功率，保持系統工作在非線(xiàn)性區域，實(shí)現單纖容量的最大化，因而要求海底光纖有更低的衰減和更大的有效面積(150μm2)。隨著(zhù)海洋網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，基于多芯對的空分復用(SDM)技術(shù)的線(xiàn)性海纜系統正成為海洋通信的發(fā)展方向，通過(guò)降低單芯功率、增大光纖芯對數，從而提升整根光纜的系統容量，降低單位比特成本。康寧的分析數據表明，更低衰減系數，適中有效面積(82-115 μm2)和更小外徑尺寸的光纖，是SDM海底通信系統實(shí)現更高光纜系統容量和更低單位比特成本的關(guān)鍵。

  電力通信系統的發(fā)展也需要新型光纖的支持。中國幅員遼闊，地形復雜，超高壓電力網(wǎng)及通信網(wǎng)在很多地區需要穿越山川、峽谷、甚至戈壁荒漠。在這些惡劣的環(huán)境，中繼站的選址和供電將面臨巨大的挑戰和很高的成本，所以通常都是采用超長(cháng)跨距的無(wú)光中繼站方案建設傳輸網(wǎng)絡(luò )?；赟MF-28® ULL超低損光纖加拉曼放大器的方案可以支持超長(cháng)跨距的信號傳輸，減少中繼站的數量，降低整體成本。而隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )帶寬的不斷增長(cháng)，電力通信光纜正朝著(zhù)大芯數、高密度方向發(fā)展，因而新一代彎曲優(yōu)化ULL光纖能提供更低的衰減系數，更好的彎曲特性，更小的外徑尺寸是在這一應用場(chǎng)景下給光纖演進(jìn)提出的新要求。

  數據中心已成為現代生活的引擎，內部的光網(wǎng)絡(luò )連接呈現高速率、高密度的發(fā)展趨勢，連接距離從幾米到幾百米不等。多模光纖連接方案使用更低功耗的激光器，在能耗和成本方面具備明顯優(yōu)勢，因而在數據中心的內部連接中廣泛應用。超大規模數據中心的連接正向400Gb/s的速率演進(jìn)，要求多模光纖能夠提供更高的傳輸帶寬和更好的帶寬均勻性。新建數據中心大部分采用Spine&Leaf結構，以東西向數據流量為主，光纜的連接數量和連接密度都大幅提高，面對受限的室內安裝施工環(huán)境，需要在保證光纖傳輸性能的同時(shí)提升光纖的抗彎曲性能，以保證系統穩定性、提升安裝效率，節省時(shí)間、空間和維護成本。

光纖產(chǎn)品如何支持面向未來(lái)的需求

  過(guò)去50多年中光纖發(fā)展異常迅速，康寧一直處于光纖革新之旅中每次重大創(chuàng )新的前沿。如今，我們正在為不斷增長(cháng)的細分市場(chǎng)提供多樣化的光通信解決方案，從海洋到桌面的全場(chǎng)景各系列光纖產(chǎn)品，適應不同應用場(chǎng)景下的光傳輸需求。

  · 面向城域網(wǎng)接入網(wǎng)的抗彎曲低損耗光纖

  SMF-28e+® BB光纖，簡(jiǎn)稱(chēng)BB光纖，是彎曲性能優(yōu)化的升級版G.652.D光纖，面向下一代接入網(wǎng)絡(luò )應用需求，在兼容現網(wǎng)G.652.D光纖的同時(shí)，宏彎性能優(yōu)于G.657.A1標準。在F5G時(shí)代，這款光纖能顯著(zhù)降低復雜施工安裝條件下的故障率，提高光纜網(wǎng)絡(luò )穩定性，節省網(wǎng)絡(luò )維護成本。康寧提供242/200μm兩種外徑尺寸的BB光纖，支持高密度、大芯數、小型化的光纜設計與制造。

  SMF-28® Contour光纖，是康寧2021年最新推出的面向城域網(wǎng)接入網(wǎng)的高性能抗彎曲、低損耗光纖。在BB光纖的基礎上進(jìn)一步優(yōu)化抗彎性能和衰減性能，宏彎性能達到G.657.A2標準，衰減系數小于0.18dB/km, 同時(shí)傳輸性能、模場(chǎng)直徑等指標與G.652.D光纖完全兼容。康寧提供242μm/190μm兩種外徑尺寸，助力運營(yíng)商構建下一代高品質(zhì)、高性能、高密度、大芯數城域/接入光網(wǎng)絡(luò )。

  · 面向運營(yíng)商長(cháng)途干線(xiàn)的超低損、大有效面積光纖

  TXF®光纖，符合G.654.E標準，提供125μm2的大有效面積和0.17dB/km的超低損性能，相較傳統G.652.D光纖，在大幅降低光纖衰減系數的同時(shí)，支持超50%的入射光功率，有效提升鏈路OSNR和Q值，是幫助運營(yíng)商構建下一代超400G長(cháng)途干線(xiàn)光網(wǎng)絡(luò )的首選。

  · 超低損耗的海底光纖

  Vascade® EX2000光纖，是康寧海洋光纖產(chǎn)品系列中衰減系數最低的光纖，在1550nm衰減低至0.150dB/km，有效面積115μm2，可提供252μm/200μm兩種外徑尺寸，適用于跨海洋超長(cháng)距高速率的SDM線(xiàn)性光纜系統。

  · 電力通信網(wǎng)領(lǐng)域超低損彎曲優(yōu)化光纖

  彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL光纖，是康寧推出面向電力長(cháng)途通信網(wǎng)的新一代超低損、彎曲性能優(yōu)化光纖。此款光纖衰減系數小于0.16dB/km, 模場(chǎng)直徑與傳統G.652光纖兼容，能助力電力長(cháng)途通信網(wǎng)實(shí)現超長(cháng)跨距的無(wú)中繼傳輸通信。彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL在傳統超低損光纖的基礎上提升了光纖的彎曲性能至G.657.A1類(lèi)光纖的標準，提供242μm/200μm兩種外徑尺寸產(chǎn)品，能更好地適應電力通信網(wǎng)絡(luò )光纜大芯數、小型化、高密度的需求。

  · 數據中心多模光纖

  ClearCurve®多模光纖，將彎曲性能和帶寬優(yōu)勢結合到一起，是數據中心安裝中最具成本效益的解決方案。ClearCurve®多模光纖具有最佳系統可靠性，降低了宕機時(shí)間。憑借比標準多模光纖高10 倍之多的業(yè)界最佳宏彎性能，ClearCurve®多模光纖可以提升空間利用率、增加密度、降低擁擠和改善管理和空氣流通，同時(shí)節省施工安裝的時(shí)間和成本。康寧先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和精確的測量方法為客戶(hù)提供高性能和高帶寬均勻性的光纖，在高速率系統中依舊保持卓越的傳輸性能。

  成熟的應用案例分享

  案例1 SMF-28® ULL光纖在電力超長(cháng)距的應用

  國家電網(wǎng)青藏直流聯(lián)網(wǎng)的光纜通信工程中應用了超低損耗光纖方案。該線(xiàn)路全長(cháng)1038公里，最長(cháng)跨段從沱河至安多，長(cháng)約295公里。線(xiàn)路需要翻越海拔超過(guò)5000米唐古拉山口，最低溫度低于零下60℃，自然環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復雜。為保障系統的可靠運行，采用了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖等多種先進(jìn)技術(shù)，避免了在山口區域設立中繼站的困難。工程施工(光纜鋪設，光纖熔接等)完成后，通信系統整體性能大幅提高，不僅可以應對惡劣的環(huán)境變化，而且能滿(mǎn)足維護和網(wǎng)絡(luò )未來(lái)升級的需要。

  青藏線(xiàn)近十余年的成功穩定運行，驗證了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖作為電力通信超長(cháng)站距解決方案的可靠性，積累了豐富的工程應用經(jīng)驗。后續在多個(gè)特高壓重點(diǎn)線(xiàn)路得到廣泛使用，包括為烏東德，白鶴灘等國家重點(diǎn)水電站配套的輸電線(xiàn)路中都有康寧超低損耗光纖的身影。目前康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖已作為電力超長(cháng)距通信系統傳輸不可或缺的重要技術(shù)。

  案例2 TXF®光纖在運營(yíng)商超大容量系統的應用

  隨著(zhù)視頻等大帶寬業(yè)務(wù)劇增，運營(yíng)商的骨干網(wǎng)絡(luò )也面臨著(zhù)更高帶寬需求的壓力。康寧TXF®光纖超低損耗和大有效面積的特性, 比G.652 光纖延長(cháng)系統傳輸距離60%以上，滿(mǎn)足400G乃至未來(lái)800G+等超高速率、超大容量、超長(cháng)距離光傳輸網(wǎng)絡(luò )的建設需要，降低客戶(hù)為延長(cháng)系統傳輸距離的巨額設備投資。目前中國電信上?！獜V州的長(cháng)途干線(xiàn)，中國聯(lián)通的京漢廣長(cháng)途干線(xiàn)等項目均已開(kāi)始鋪設ITU-T G.654.E光纖，建設下一代高速骨干網(wǎng)。康寧也有幸與合作伙伴一起參與這些重大項目建設，康寧所提供的TXF®光纖，傳承了康寧光纖一貫的優(yōu)異性能和高可靠性，適應各種嚴苛的環(huán)境要求，為客戶(hù)建設可靠的骨干網(wǎng)絡(luò )提供保障。

  如今，走過(guò)50多年發(fā)展歷程的成熟光纖市場(chǎng)又迎來(lái)了下一個(gè)增長(cháng)高峰。隨著(zhù)全球光纖到戶(hù)和5G網(wǎng)絡(luò )建設的推進(jìn)，帶動(dòng)了光纖需求的迅猛增長(cháng)，成為光纖行業(yè)的主要增長(cháng)引擎。通過(guò)不斷優(yōu)化產(chǎn)品和工藝，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng )新，投資新的產(chǎn)能，支持客戶(hù)的長(cháng)期增長(cháng)計劃，康寧已經(jīng)做好了在下一個(gè)光網(wǎng)絡(luò )新藍海蓬勃發(fā)展的準備。

  作者：周曉棟 康寧光通信大中國區商務(wù)運營(yíng)及業(yè)務(wù)戰略副總裁