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2022/5/31 14:04

毛谦:全球光传输网承受巨大压力 CL新型光纤助力容量提升

C114通信网  岳明

C114讯 5月31日消息(岳明)今天,在由中国国际光电博览会(CIOE)和C114联合主办的2022年中国光通信高质量发展论坛上,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发表了题为“新型光纤助力光网传输容量提升”的演讲。他指出,目前全球光传输网承受着巨大的容量提升压力,而新型的CL光纤在C+L波段的衰减平坦性更好,衰减系数更低,能够有效提高可用的频谱带宽,从而支持光传输网实现更大容量。

据介绍,从2020年初爆发新冠疫情开始,全球范围内对网络带宽的需求日益增强,更促进光网流量的激增。当下全球数据流量正以每年26%的速率持续增长,全球年度IP流量将由2017年的1.5 ZB增长为2022年的4.8 ZB,光传输网作为通信网中最基础、最骨干的部分,承受着巨大的容量提升压力,高速、大容量的传输网络依然是光纤通信技术的主流发展方向。

提升光传输容量的三种方式

毛谦谈到,提升光传输容量主要存在三种方式,分别为提升频谱效率、增加空间并行度以及增大波段范围。

在提高频谱效率方面可以从多方面入手,包括ETDM的提高速率、多种复用维度(如PDM、PPM、OCDM、OTDM、OSCM、OOFDM、MDM、轨道角动量复用等)、先进调制技术、高阶调制格式、超级通道、频谱星座整形、FEC、SD等。目前实验室最高已达到1158.7 b/s/Hz,已经接近香农极限,而实用的水平还低于10b/s/Hz。

而在增加空间并行度方面则有两种方式,目前一直采用的是在一根光缆中容纳多根光纤,现在已经可以制造出数千芯的光缆。眼下业界正在关注的是MCF,即多芯光纤。如果再用多芯光纤制造多纤光缆,那么通道数的增加会又上一个台阶。

在其演讲中,毛谦着重谈到了目前行业研究的热点——增大波段范围,即MBT(多波段传输)。

ITU定义的光纤应用6个波段(O、E、S、C、L、U)中,DWDM技术主要采用的是C波段,也即1998年发布的G.692一直沿用至今,其规定的最大波长范围是1528.77~1560.61nm,安排40或80个波。此后,YDT 1274给出了80波和160波的波长安排,首次提出同时使用C波段和L波段实现160波。到2020年,NGOF在扩展C波段波分复用(WDM)系统技术白皮书中,提出在现有C波段80波的基础上,扩展为C+的96波,以及扩展为C++的120波应用,进一步可以考虑多波段C+L波段的192波及240波。

那么光纤能不能支持MBT呢?根据ITU关于光纤衰减参数的规范(G.652D)以及APC(亚太光纤光缆产业协会)技术工作委员会调查对国内外主要光纤光缆厂家标准单模光纤G.652D在C+L波段的衰减特性的调查发现,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。

适应C+L WDM应用的新型光纤应运而生

“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。”毛谦表示,正因此,新型光纤出现了。

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。

据介绍,CL光纤的主要特点包括:CL光纤在C+L波段的衰减平坦性更好,衰减系数更低,能够有效提高可用的频谱带宽;同时,CL光纤可以有效减小C+L WDM系统OSNR的劣化,支持240波系统的传输;并且与G.652D光纤完全兼容;同时也可以设计得和G.657光纤兼容。此外,CL光纤既考虑了标准径光纤,又考虑了细径光纤和光纤带,利于节省成缆和敷设空间。

毛谦进一步谈到,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。

不过在演讲最后,他强调,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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