武汉邮电科学研究院原副院长兼总工程师、工信部通信科技委专职常委、亚太光通信委员会主任毛谦在2022年中国光通信高质量发展论坛上发表了题为“新型光纤助力光网传输容量提升”的演讲。
信息社会的数据流量呈爆炸式增长。根据韦乐平提供的中国电信系统容量增长趋势图表显示,到今年年底,中国电信系统最大容量将突破174Tb/s,2023年最大容量将突破200Tb/s。2022年2月,“东数西算”工程正式启动,作为新生产要素的数据要素跨域流动,形成全国算力一张网,成为数字经济的基础,它需要超强运力,强烈依靠巨大传输容量的光网。
系统容量提升,单波速率与频谱扩展并举。频谱扩展,是平衡传输性能和容量的有效果手段。目前实验室最高频谱效率已达到1158.7 b/s/Hz,接近香农极限,而实用的水平还低于10b/s/Hz。
光传输提升容量的方式主要有三种,分别为提升频谱效率、增加空间并行度以及增大波段范围。增大波段范围MBT是目前研究的热点。
那么光纤能不能支持MBT呢?
APC(亚太光纤光缆产业协会)技术工作委员会调查了国内外主要光纤光缆厂家标准单模光纤G.652D在C+L波段的衰减特性,寻找其统计规律发现,所统计厂家的产品均符合ITU和YD要求。不过,衰减最低波长并不在1550nm,大多在1565~1580nm范围,统计中值为0.1851dB/km。但是1525nm和1625nm处衰减系数相较于最小值增大会对WDM各个波长的光信噪比(OSNR)有较大影响。按G.652D标准,假设跨段长度为100km时,OSNR劣化可达10dB。
那么如何改进光纤衰减特性适应C+L WDM应用呢?一是减小光纤衰减系数;二是光纤的衰减特性曲线应该尽量平坦;三是和标准单模光纤完全兼容。新型光纤也正因为此孕育而生,2021年12月,APC发布了《C+L WDM 系统用超大容量单模光纤》国际标准。
从劣化值来看,新型光纤比G.652D的劣化值-2.5dB改善了1dB!情况好的话,甚至可能改善超过2dB!目前国内主流光纤光缆生产厂商都可以提供CL光纤光缆。而为了进一步提高CL光纤的特性,需要从材料优化、波导结构设计、光纤制造工艺等多方面着手,各厂商还在努力改进和提高CL光纤的品质。随着CL光纤的应用经验积累和光传输技术发展的要求,CL光纤标准将适时进行修订。如对适用波段范围、截止波长、衰减特性等进一步优化。
CL光纤仅为MBT提供了光纤方面的支持,在其它技术方面,如光纤放大器、光模块、MUX/DMUX等各方面都需要解决相应的问题,还需要共同努力,才能推进CL WDM的应用。另外,业界对MBT的探索并非只停留在C+L波段,流量的爆炸式增长,需要光传输容量更大的提升。S+C+L波段有更宽的频谱,而整个O+E+S+C+L波段可用频谱带宽可达到54THz,若全部应用能极大提升光传输容量。当然,其中需要解决的技术问题更多,还需要整个业界的通力合作才能实现。
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