5G新基建提速光通信如何踏浪前行？

高超

在G.652.D光纖仍占市場主流的當下，隨著5G新基建的展開，一些新型光纖光纜正在獲得市場的青睞。

據GSA數據，截至7月底，全球38個國家和地區開通了92張5G商用網絡，還有126個國家和地區的392家運營商宣布投資部署5G網絡。

而在中國，截至今年6月，全國共開通25萬座5G基站。同時有運營商表示，部分地區已經提前完成了今年5G網絡部署任務。預計到今年第3季度末，全國300余座城市將開通5G商用網絡。

為此，中國移動研究院教授級高級工程師李允博表示，5G建設進入實質階段，5G網絡部署進一步加快，光網絡作為5G新基建的重要一環，將給光纖光纜行業帶來了新機遇和挑戰。

新需求

隨著新冠肺炎疫情得到有效控制，以5G、數據中心為代表的新基建正迅速展開，作為網絡新基建的重要基礎材料，光纖光纜的需求量也逐步提升。但同時，5G新基建也對光纖光纜的性能提出了新的要求。

在5G前傳網絡層面，中國移動提出了MWDM技術。據介紹，該技術包括AAU彩光模塊、AAU側無源波分復用器、DU側有源WDM設備，構成統一管控的前傳網絡。

為進一步擴展MWDM應用場景，滿足10km以上鏈路預算需求，中國移動與產業鏈合作，開展了新型色散優化光纖的技術研究。李允博表示，因為在5G前傳網絡長波長區域，G.652.D普通光纖的發送與色散代價（TDP）會超過6db，需要通過優化前傳網絡的色散來降低TDP。

傳統光纖由一個芯層和一個包層組成，而上述新型光纖采用在光纖芯層外增加多層包層的折射率剖面設計，使得光脈沖能量在高折射率和低折射率區均勻分布，降低波導色散。通過理論分析，在1380nm波長處色散<3.5ps/nm/km。

在CWDM系統中，中國移動分別在1271nm、1351nm、1371nm波長和三種不同溫度下測試了整個系統的TDP。通過新型光纖驗證測試，在不同波長上，尤其是在長波長的不同溫度下，TDP均小于0.5db，與G.652.D光纖相比，新型光纖為WDN系統增加至少2.5db的余量。

在骨干網層面，單波400G即將開啟，并進入長周期。李允博表示，在建立400G光系統的過程中，光纖是最基礎的資源，為了配合400G時代的開啟，需要加快G.654.E新型光纖的應用、并完善工程部署規范要求。

事實上，早在2018年，中國移動便組織了G.654.E光纜現網試點測試。結果表明，G.654.E相比G.652.D，鏈路衰減平均改善約0.02dB/km，光纜自身衰減平均改善約0.02dB/km，與預期一致。此外，G.654.E相比同纜G.652.D，承載的同速率系統OSNR余量均有提升（1.82-2.78dB），入纖功率均有約1dB的提升。

因此，李允博認為，從超高速傳輸技術發展來看，兼具低非線性效應（大有效面積）和低衰減系數的G.654.E光纖是200G、400G及未來Tbit/s超高速傳輸技術的首選光纖。

不過，李允博也指出，在實際部署中，為降低光纖損耗，應避免大有效面積超低損新型光纖與傳統光纖的混合熔接，采用與新型光纖匹配的跳纖、尾纖和系統，加強現網應用中G.654.E光纖熔接質量管理，編制G.654.E光纖熔接操作手冊。

據悉，中國移動正在計劃部署新的400G骨干網，通過疊加基于G.654.E光纖為基礎，以光交叉為主的新平面，打造高性能的光傳輸網絡。

新產品

隨著新需求的出現，光通信行業進入了新產品的發布周期，將一批新型光纖光纜推向市場。

在前不久揭曉的中國移動2020年至2021年普通光纜產品集采中，共有長飛光纖、亨通光電、烽火通信、杭州富通等14家企業中標。其中，長飛光纖以近20%的中標份額成為此次集采的最大贏家，體現了該公司在光通信領域較強的競爭實力。

不過，隨著國內光通信廠商產能的提升，以及市場需求增長后勁不足，國內普通光纖光纜市場出現了供過于求的局面，價格戰頻現。對此，長飛光纖率先轉換賽道，推出了一系列新產品，以滿足5G新基建過程中出現的新需求。

在諸多新產品中，面向5G前傳的色散平坦新型光纖是最大的亮點。據悉，該新型光纖通過優化波導色散，降低1260—1380nm波段色散，使得色散曲線斜率更小。其中在1260nm波長處，新型光纖色散≥-7.5ps/nm/km，G.652.D光纖的色散介于-5.4ps/nm/km和-4ps/nm/km之間;在1380nm處，新型光纖色散 ≤1.8ps/nm/km，G.652.D光纖的色散介于4.9ps/nm/km和6.1ps/nm/km之間。其它關鍵性能，兩者相兼容。

此外，同等條件下，新型光纖至少比G.652.D光纖的傳輸距離遠5km;在同樣的傳輸距離內，使用同樣的光模塊下，新型光纖可為系統留下更多的維護余量。如果余量相同，新型光纖可以使用成本更低的光模塊。

測試結果也表明，新型光纖在CWDM/MWDM系統中的應用，結果和預算一致，全波長的色散代價都能控制在1dB以內。且在不同速率、不同長度以太網系統中的應用，新型光纖可以完全兼容以太網的傳輸。在100G DSP系統中的應用，新型光纖完全兼容。

與此同時，針對即將全面部署的400G系統，長飛光纖推出了更低衰減系數和更大有效面積的G.654.E光纖。據介紹，該產品已成功應用在三大運營商多個G.654.E干線光纜線路工程項目，并通過現網400G測試，支持未來10年到20年的網絡需求，為5G商用成熟之后的網絡帶寬需求提供了比較優秀的光纖光纜解決方案。

為了應對5G發展帶來的管道資源緊張，滿足城域網中低衰減的需求，解決工程部署中光纖尾端經常被彎曲導致的傳輸通道損耗驟增與速率降低問題，長飛光纖推出了200μm的小尺寸光纖——BILL光纖。

而為了滿足5G時代云數據中心規模擴大的剛需，長飛公司打造了全系列高品質多模光纖產品，并成功服務東風汽車、京東、中國鐵路等客戶的數據中心，在國內市場保持份額領先。

隨著這些新產品的發布，長飛光纖進一步鞏固了其在光通信行業的領先地位。

新未來

5G網絡部署的速度正在加快，對光纖光纜等基礎材料的性能要求也在提升。光通信行業又將面臨新的技術、新的需求和新的挑戰。

目前，如何通過多維復用，進一步提升光纖的容量，就是在光通信行業正在探討的新技術領域之一。

李允博表示，對于光纖而言，波長、模式、纖芯是三個相互獨立的維度，可以進行任意的排列組合，實現多個維度的復用，以達到增加可用通道數的目的。傳統的WDM系統無論如何拓展使用波段，都僅為一維復用，使用的是單模光纖。

在一維復用的基礎上，運營商可以考慮引入少模光纖，進行多模傳輸。也就是說，在各個模式上均可以獨立攜帶波長信道，當增加模式后，可在模式維度上增加信道數量，此為二維復用。

在二維復用基礎上，運營商還可以考慮引入多芯少模光纖，讓各個纖芯均可獨立攜帶模式信道，當增加纖芯后，可在纖芯維度上增加信道數量，此為三維復用。

三個維度相互獨立，所以不影響各維度上的一維拓展。同時，在已有WDM系統中所使用的各種技術均可平滑遷移到多維復用當中繼續使用。這樣可以使光纖的容量得到進一步增長。

因此，李允博表示，面向未來5G網絡大規模應用，運營商要提前做好G.654.E部署準備。光通信行業，也可以結合5G前傳網絡需求，進一步探討新型色散優化光纖的應用可行性，以及空分復用技術在提升光纖容量方面的可行性。