康宁TXF™超低损耗G.654E光纤满足长距离高速传输需求

1/4/2018,康宁TXF™光纤是为陆地高速系统长距离传输而设计的新型光纤。随着数据流量的率持续增长，100G/s系统已在长途传输网络中广泛部署，部分地区200G/s系统开始应用，400G/s系统也初现端倪。向高传输速率升级需要更高的光信噪比(OSNR)，与传统的单模光纤相比，TXF光纤具有超低损耗和大有效面积特性，可帮助显著提升系统的光信噪比。

传输速率增长面临的挑战
   网络运营商都面临着数据容量持续增长的巨大挑战，用户已经习惯于使用可靠低时延的传输网络享受高流量的视频服务。随着连接设备和服务价格的下降，越来越多的用户使用内容接入服务。此外物联网将机器、传感器和可穿戴设备的相互连接和互相通信，预计到2020年，物联网中的设备数量会超过500亿，物联网的兴起要求传输网络提升容量以满足物联网的需求。

   提高信道速度是系统升级最常用的方式。当前长途传输系统逐渐由10Gb/s升级到100Gb/s、200Gb/s，甚至400Gb/s，系统的调制模式要求越来越高，这也对系统光信噪比（OSNR）有更为严格的要求。只有当信号远高于噪声时系统才能够实现无误码运行，但链路的损耗和非线性效应的累积会对信号产生劣化，从而影响系统的传输距离。



   研究结果表明（注：实际可实现的距离取决于实际网络的设计规则），将100Gb/s（采用PM-QPSK调制）升级到200Gb/s（采用PM-16QAM调制）过程中，其传输距离明显下降。100Gb/s系统可以达到几千公里的距离，满足陆地长距离传输的需求。但是200Gb/s的传输距离降到几百公里，长距离传输需要昂贵的信号再生设备。因此如果升级到更大容量，更高频谱效率的系统，运营商可能需要承担更大的资本支出以建设额外的中继站来解决传输容量和距离问题。

新型光纤的优势和特性
   创新设计的光纤有助于提高系统的光信噪比，延长高速系统的传输距离。该光纤的两个关键特性是超低损耗和大有效面积。常规的单模光纤使用的是掺锗的二氧化硅纤芯，在波长1550nm处典型衰减值≦0.20dB/km。低损耗光纤通常衰减值≦0.18dB/km@1550nm，这类光纤也是掺锗二氧化硅纤芯，通过先进的光纤拉丝工艺来实现。如需将光纤进一步衰减降低到≦0.17dB/km，这就需要使用纯二氧化硅纤芯来代替掺锗纤芯。超低损耗纯硅光纤能够更有效的保持纤芯中的光功率，延长信号的传输距离。康宁TXF光纤目前典型衰减值为0.168dB/km@1550nm。

   大有效面积通过增加光信号传输的纤芯尺寸来实现，允许输入更高的光功率进入光纤，这是延长传输距离的另一种方法。大的有效面积会使纤芯中的光功率更为分散地传播并且减少中心峰值功率密度，这对于具有几十个信道的波分复用（WDM）传输系统非常重要。一旦入射信号的功率密度超过了某一阈值，很容易引起信号的非线性失真（如四波混频、自相位调制、交叉相位调制）。将光功率分散到大有效面积纤芯中传输，这意味着光纤在到达非线性阈值前可以接收更大的光功率。康宁TXF光纤的典型有效面积为125μm2。



   我们通常使用品质因数（FOM）来评价不同光纤的传输性能，这种方法可以比较该光纤与参考光纤（通常为标准G.652.D光纤）的优势。我们比较了几种不同陆地长途传输光纤，其结果如图2所示。y轴上FOM是相对于标准G.652.D光纤的Q-因子增量，可理解为传输距离的增加。1dB优势对应于~25%的距离增量，2dB优势对应于~60%的距离增量，3dB优势对应用于~100%的距离增量。与其他的长途传输光纤相比，康宁TXF光纤能够提供最佳传输性能，为升级到更高速系统提供余量。

ITU-TG.654E规范
   “ITU-TG.654规范截止位移单模光纤和光缆”– 1998年ITU-T年制定了该标准并且定期对其进行修订。该标准描述了G.654光纤的特性：比传统的G.652光纤更大的有效面积，截止波长可以位移到1530nm以下，在1550nm处具有最小的衰减。本标准的A-D子类对海缆所用的典型光纤进行了说明，其必须具有低损耗和大有效面积特性，为跨洋距离的传输提供高效连接。2016年9月，通过了最新版本的G.654标准，添加了E子类，对陆地长途大容量高速率传输网络用的截止波长位移大有效面积光纤进行了规范，进一步缩严了有效面积的范围，提升了光纤的弯曲性能，使之达到G.652水平。康宁TXF光纤完全满足ITU-TG.654.E规范。

结论
   康宁新型TXF™G.654.E光纤具有超低损耗和大有效面积特性，是为长途传输网络长距离和大容量传输而设计的新型光纤，为运营商传输系统升级到超100 Gb/s时带来价值。