Page 25 - 网络电信2023年5月刊

解 决 方 案
多芯光纤和少模光纤结构见图15所示。
图15 光纤束、多芯光纤（MCF）、少模光纤（FMF）等空分复用类型
3.3.1.1 少模光纤的模分复用
采用包括线偏振模式（Linear Polarization, LP
mode）、基于相位奇点的轨道角动量（Orbital Angular
Momentum,OAM）光束和基于偏振奇点的柱矢量光束
（Cylindrical Vector Beam, CVB）等的模分复用技术，几个
正交低阶模式的模分复用，可为光束复用提供新的自由度，提
高光通信系统的容量，在光纤通信技术中具有广阔的应用前
景，但相关光放大器的研究同样是挑战。另外，如何平衡差分
模群时延（DMGD）以及多输入多输出（MIMO）数字均衡技术等
带来的系统复杂度也值得关注。未来，希望空分复用相关的技
术研发可以形成与 WDM系统类似的演进路线以推动光纤通信技
术的发展。
在少模光纤中应用每个模式作为独立通道进行信息传输，
在FMF模式复用中，相邻模式之间的传播常数β相差愈大，或有
效折射率n eff 相差（β=n eff k）愈大，模间干扰愈小，反之亦然。低
阶模式之间的传播常数β相差较大，高阶模式之间的传播常数β相
差较小，因而在FMF模式复用中，主要采用几个低阶模式。
3.3.1.2 多芯光纤(MCF)
多芯光纤是在一根光纤中可以容纳多个光波导内芯的光
纤。多芯光纤的外径通常仍为125μm。可分两种类型；一是芯
数较少，芯间距离较大，芯间光场耦合较小,芯间串音干扰较
小，此类MCF称为弱耦合MCF; 另一类是芯数较多, 芯间距离较
小，芯间光场耦合较强,芯间串音干扰较大，此类MCF称为强耦
合MCF。
弱耦合MCF通常釆用阶跃型折射剖面分布设计，降低模间串
扰，实现对各LP模式的独立探测接收，无需MIMO补偿，成本较
低，适用于移动前传、回传，城域汇聚和接入等中短场景。強
耦合MCF通常采用“梯度折射率分布+沟槽”设计，所有LP模同
时探测接收，依靠MIMO补偿模间串扰，成本较高，适用于城际/
省际骨干网长距离传输。应当指出，多芯光纤中的每一芯本身
也可作为一根少模光纤实现模分复用。也就是说,可将两者组合
起来实现M芯MCF和N模FMF 结合的N×M个平行的传输通道。结合
多芯和少模技术，一方面芯数和模数相乘，可实现Pbit/s量级
的单纤传输容量以及数百bit/s/Hz的频谱效率。另一方面取长
补短，能以多芯光纤降低高阶模式复用的模间串扰和折射率分
布设计的困难，又能以模式复用减轻高密度纤芯设计和制造的苛求。
3.3.2 超高密度的光纤配线架（UDF）
超高密度光纤配线架 (Ultra-high Density Distribution
Frame , UDF) 已然成为当前数据中心运维的发展趋势；超高
密度光纤配线架既充分利用了空间、延长了数据中心的使用寿
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命，又降低了用户每U空间的拥有成本，进而让整个数据中心全
生命周期内成本最优化。
UDF 系列光纤配线架为室内/ 外光缆、垂直主干光缆与网
络设备之间提供互联或交叉连接。可安装MPO转LC（MPO等）模
块、配线面板、熔纤盒等功能模块。既支持预端接方式，也支
持熔接方式。适用标准19英寸设备机柜或机架安装。备有1U 和
4U光纤配线架。1U高度最大支持预端接/熔接144芯（双LC适配
器）或72口MPO，4U高度最大支持预端接/熔接576芯（双LC适配
器）或288口MPO。
UDF 系列光纤配线架特点：
(1) 1U 配线架最高配置密度144芯（DLC）或者72口MPO、
4U 配线架最高配置密度576芯（DLC）或者288口MPO，这是业界
的最高密度；
(2) 归一化设计，同一种配线架兼容12芯模块（Base-
12）、24芯模块（Base-8），任意切换，按需配置，适应未来
的网络扩容及变化；
(3) 旋钮螺丝固定，免工具安装、拆卸，便于布线操作；
(4) LC 适配器自带内置防尘门，提升布线效率；
(5) 独特的分支器卡接和扣盖结构设计，及主干布线免工
具安装方式，方便布线施工和维护，提升布线效率；
(6) 支持卡接式或者绑扎式主干固定；
(7) 模块采用按压式锁定和弹出，解决有限空间内插拔跳
线便等问题；
(8) 止位凹槽机构，配合手柄警示标，防止模块被暴力扯
出而拉断光纤；
3.3.3 新型高密度连接器
为了实现超高密度光配线架的架构，必需有相应的小型、
高密度的光纤连接器与之相配套。我们通过缩小光纤连接器来
帮助缩小高密度数据中心的占地面积,目前数据中心主要使用
LC和MPO连接器作为高密度解决方案, 与传统的SC和FC连接器相
比，LC和MPO连接器节省了大量空间，虽然MPO连接器可以在不
增加占地面积的情况下增加容量 但其制造不易且难以清洁。
为了满足企业和超大规模数据中心的需求,SENKO与QSFP
MSA合作设计了CS和SN连接器。两款都是紧凑型双工连接器, 与
高密度LC解决方案相比．其密度提升了40%,为方便安装，这些
连接器内置了不同长度的拉式标签（pull tabs）, CS支持QSFP
收发模块的4纤连接，使LC的连接容量翻倍。SN是一款超高密度
双工解决方案，其pitch为3.1mm, 外形更紧凑，支持QSFP收发器的
8纤连接。MDC连接器与以前的连接器相比更MINI，和SN连接器类似
属于4通道，支持8支插芯，应用于高密度数据中心的连接。
下面简单列举几种相应的小型、高密度的光纤连接器：
(1) CS连接器
CS连接器是SENKO (扇港) 2018年推出的新型双芯连接器，
适用于400G新一代数据中心。1U最大可容320个端口，面板密度
比LC双芯连接器多达2.65倍。
CS连接器是一种适用于400G新一代数据中心的新型双芯连接器，
外观与LC双芯连接器有一些相似，但它还有一些其他的显著特征。
1，其最为显著的特征是迷你的外观尺寸，它的双芯尺寸仅
8mm，相比LC双芯连接器的13mm，缩小了36%，这意味着更高布
线密度的可行性。