CL光纤商用倒计时:谁在头部?
通信产业网|2022-02-24 16:22:18
作者:高超来源:通信产业网

【通信产业网讯】(记者 高超)在高速率大容量的光通信赛道上,G.654.E超低衰减大有效面积光纤将迎来一个强有力的竞争者。

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据工信部的数据,春节假期7天移动互联网接入流量达到434.9万TB,与2021年春节7天相比增长21.7%,连续3年增速超过20%。

稍早前,工信部发布的《2021年通信业统计公报》显示,2021年,中国移动互联网接入流量达2216亿GB,比上年增长33.9%。其中,手机上网流量达到2125亿GB,比上年增长35.5%。

另据Statista的统计和预测,中国数据流量将从2018年的7.6ZB增至2025年的48.6ZB,存在明显增长空间。

这些数字表明,市场对流量的需求正加速增长,为了满足这些需求,运营商加快新一代“双千兆”网络的建设和扩容,产业界也持续研发新产品新方案为光通信网络建设输送“弹药”,C+L波分复用(WDM)系统用超大容量单模光纤(CL光纤)就是其中之一。

新光纤新特性

在光通信行业,通过实践表明波长在1260nm~1625nm区域范围的光最适合在光纤中传输,而这个区域又被进一步划分成了五个波段:O波段、E波段、S波段、C波段和L波段。

C波段(1530nm~1565nm)是目前光通信行业最常用的波段,优势在于该波段的光在光纤中传播时的损耗最低,被广泛用于城域网、长途、超长途,以及海底光缆系统。WDM系统中,也经常用到C波段。

L波段(1565nm~1625nm)是损耗第二低的波段,也是行业的主流选择之一。当C波段不足以满足带宽需求的时候,也会采用L波段作为补充。

上海大学通信与信息工程学院特聘教授陈伟接受《通信产业报》全媒体采访时表示,C+L波段就是将C波段和 L波段的频谱资源利用起来,共同作为系统的传输频谱区域,可以实现C波段和L波段各容纳96个 50GHz间隔的波长,所以C+L波段的波长总数可以达到192个,频谱带宽可以达到9.6THz,相比于扩展C波段方案,C+L报端方案可有效支持系统传输容量提升100%。

而CL光纤是一种衰减性能得到优化的在C+L波段最高可支持240波的WDM系统用的通信单模光纤。该类型光纤通过创新的预制棒波导结构设计、先进的光纤拉丝工艺,以及新型涂覆层材料的应用,在1625nm波长处的衰减翘度差值较常规光纤最多降低50%,并且相比于C波段的典型传输窗口,其绝对翘度差值能保证在0.003dB以内。

按照行业规定,衰减系数翘度是指在规定的波长范围内,光纤衰减系数随波长呈现U型状态时某一特定波长处的衰减系数与波长范围内最小衰减系数的差。而翘度差则是指两个不同特定波长处的衰减系数翘度算数差的绝对值。此外,该类型光纤大大改善了在使用长波长光传输时的衰减增益,理论最大可以支持208个100G光通道,无再生传输距离接近1200km。

因此,优异的传输性能使得CL光纤可以应用于大容量干线传输的WDM系统,借助于现有的C波段传输产业链优势,在资源整合优化的基础上,可以成为200G/400G乃至更高速率时代的理想方案。

与G.654.E光纤有何区别

目前,在行业内,提升光通信网络传输容量的方案有很多,可选光纤材料的种类也相对较多,除了CL光纤之外,G.654.E超低衰减大有效面积光纤也是其中一个选择,那么两类光纤的区别是什么?两者的应用场景有哪些差异?

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在截止波长方面,CL光纤的截止波长暂定为不大于1340nm,且成缆后的截止波长在C+L波段应能保证单模传输。G.654.E是大有效面积单模光纤,目前行业标准规定其截止波长为不大于1530nm。

在兼容性方面,CL光纤主要是对L波段的翘度差进行大幅度优化改善,其主要的光学参数设计,例如模场直径等与主干线光纤保持在同一水平,这保证了C+L波段光纤与常规光纤具有优异的兼容性能。而G.654.E光纤在波导结构设计上存在很大的区别。

在实际应用方面,CL光纤采取的是一种相对平滑的迭代方式,优异的兼容性能使得其可以承担诸如运营商陆地干线的升级与改造等,同时可以在一定程度上整合现有C波段传输产业链与技术。随着应用规模的逐步推广,CL光纤在运维复杂度,单比特运营成本等方面有比较大的优势。

而且CL光纤应用的通信窗口更宽,工作的频带更大,WDM系统容量更大。而G.654.E光纤以其大有效面积以及超低损耗的特性,保证光纤具备超长的无冗余传输距离和超高的传输容量,在长距离线路及特殊环境下应用广泛。

简言之,两种光纤都可以应用在高速大容量通信系统,对于波长频带要求更宽的光纤链路宜采用CL光纤,而对于注入光功率较大的光纤链路宜采用G.654.E光纤。

商用落地倒计时

强劲的数据流量需求推动着光传输网络从100G向400G及以上速率的更高速WDM系统发展。

中国联通研究院网络技术研究中心总监王光全表示,光网络的发展方向将体现在超高速传输、新一代光纤、波长级服务、开放光网络、智能光网络、泛在光接入。而光纤传输技术的发展则表现在通信容量发展和提升容量常用维度上。

从目前的产业界发展趋势来看,推进扩展波段WDM技术方案的演进,是提升光网传输速率和容量的技术方向之一。

中国电信研究院院长张成良表示,国内产业界已经规模商用C波段扩展,扩展C+L波段会基于扩展C波段,继续在L波段上进行扩展。不过,L波段扩展方案有多种可能,频谱窗口的位置和大小还没完全确定,有待进一步研究。

在100G和100G+时代,扩展波段技术在保证DWDM系统传输距离不变的情况下,不断推动容量翻倍增长。扩展C波段为国内产业界提出并推动,目前80波×200G已规模商用,扩展C+L波段预期支持下一代速率和系统走向80波×400G。从产业界研究进展情况来看,预计2023—2024年扩展C+L波段系统可成熟。显然,CL光纤将为扩展C+L波段系统成熟提供助力。

目前,光通信行业正在积极推动CL光纤成熟落地。在国内,部分头部企业已经发布了CL光纤新产品,运营商也在积极推动C+波段和C+L波段的技术研究,相关测试目前也正在进行中。而在国外,一些大型互联网公司,例如Facebook、Google等联合上下游供应链对CL光纤进行了系统验证,大大推进了该产品的商用落地。

相信后疫情时代,短视频、AR/VR、自动驾驶等新兴技术推动流量持续增长,将帮助CL光纤更快地在高传输速率线路上实现大规模商用。

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奔向下一站

光纤作为光纤通信系统的物理底层,是光纤通信的传输载体与基石,因此在市场需求的推动下,产业界对高性能光纤的求索从未停止,这也意味着波段扩展光纤未来还有较大的挖掘空间。

从CL光纤设计思路出发,业界专家认为,未来扩展波段光纤更进一步的发展方向大致有两个。一方面,可以继续降低L波段的衰减,同时改善光纤在L波段的色散性能,满足光纤在密集波分复用的要求,这将进一步拓展C+L波段光纤的应用场景。当然,要实现更低的衰减和色散平坦度,对于预制棒的结构设计、材料掺杂、拉丝工艺等势必要进行更深度的改善与优化,而在这种情况下,如何保证光纤的兼容性将成为一个值得考虑的因素。

另一方面,进一步优化大有效面积、超低损耗G.654.E光纤在L波段的传输性能,可以实现在高速率传输线路上的指数级提升。当前G.654.E光纤的商用尚处于起步阶段,而扩展L波段带来的兼容性、系统适配、标准确立等将成为需要行业人员协同解决的问题。

此外,扩展波段光纤的运维相比于C90/C96系统,其在复杂度上有一定程度的增加,在光层设备,EDFA优化适配等方面,需要光通信产业链上下游协同推进。

当然,产业界对拓展波段光纤的探索并非仅仅停留在C+L波段,S+C+L波段有13THz光纤低损窗口,整个O+E+S+C+L波段可用频谱带宽可达到54THz。

因此,陈伟指出,扩展波段光纤未来技术将朝着“超大宽带”“超低衰减”“超低非线性”“超低时延”的“四超”总体趋势与方向发展,以满足更高容量更高速率的通信系统技术发展。这“四超”方向的确对光纤的技术提出了更高的要求,也必将是一个较长的发展过程。

张成良表示,在光纤光缆方面,需要进一步优化光纤损耗、截止波长、非线性等性能。在光电器件方面,需要从电层到光层各个关键器件的创新,包括光放、WSS、激光器、调制器等。

但是,中国已经成为世界的光纤光缆制造大国和需求大国。经过四十余年的发展,中国已经积累并培养了大量的光纤通信人才,已经掌握了底层光纤工艺技术。

为此,业界专家普遍认为,中国光纤业界科技人才可以在不断地创新中获得更高的进步与更好的发展,将中国光纤技术领向一个新的高度。


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责任编辑:高超

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