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新时期电信网络建设对光纤光缆的要求
http://www.cww.net.cn 2009年11月17日 15:56 中国电信股份有限公司北京研究院
1966年,华裔科学家高锟博士发表了划时代的论文《用于光频的光纤表面波导》,理论上预测光纤将成为通信传输媒质;1970年,康宁公司制造出了第一根衰耗小于20dB/km的光纤;1976年,美国开通了世界上首个实用光纤通信系统,拉开了光通信发展史的序幕。 三十余年来,光通信和光纤光缆技术经历了四个发展阶段,目前进入第五个阶段。第一阶段是1976年至1980年代初,系统工作在0.8μm波长,采用多模光纤,受模间色散限制,传输速率在100Mb/s以下,中继距离大约10km;第二阶段是1980年代,系统工作在1.3μm波长,开始出现单模光纤,传输速率扩展到Gb/s量级,中继距离扩展到大约50km,1984年,ITU-T制定了G.652标准单模光纤(SSMF)标准;第三阶段从1980年代末期到1990年代中期,系统工作在1.5μm波长,中继距离扩展到100km,随着速率向10Gb/s提升,为了克服色散的影响,ITU-T制定了G.653色散位移光纤(DSF)标准;第四阶段从1990年代中期到2000年代中期,标志是波分复用(WDM)系统和掺铒光纤放大器(EDFA)的应用,极大扩展了再生距离和系统容量,由于DSF光纤无法支持WDM系统,ITU-T于1996年制定了G.655非零色散位移光纤(NZDSF)标准,随后对G.652和G.655标准进行了多次修改。 目前光通信和光纤光缆发展处于第五个阶段,特点是光通信技术渗透到电信网络的各个层面,对光纤光缆的需求趋向多样化。ITU-T于2004年制定了G.656标准,满足骨干网和城域网对扩展WDM传输可用波长范围的要求;2006年制定了G.657标准,满足FTTx布纤带来的降低弯曲损耗要求。本文将在第三章详细讨论新时期电信网络建设对光纤光缆的要求。 2、我国光纤光缆应用现状 我国光纤光缆产业的发展是与世界同步的,从1978年到2007年,正好经历了三十年时间。我国从上世纪80年代开始敷设通信光纤光缆,大规模建设是在1990年以后,经过二十余年的建设,已建成一张世界上数一数二的大规模光纤光缆网络,覆盖了全国城乡。根据信息产业部颁布的《2006年通信业发展统计公报》,2006年全国光缆线路总长度达到425.9万皮公里,光缆纤芯总长度到8893.4万芯公里。 我国现网光纤类型以G.652和G.655为主,其中G.652占多数。绝大多数本地网光纤都是G.652光纤,骨干网中G.655光纤有一定的比例,以中国电信省际干线为例,G.652与G.655的纤芯总长度比例大约2:1,其中G.655光纤的主要敷设年代是1990年代末到2000年代初,以大有效面积(LEAF)类光纤为主。干线光缆有松套层绞式和中心管式两种结构,以前者为主。干线光缆敷设方式以直埋为主,个别区域采用架空或管道方式。 由于建设年代相对较晚,我国光纤光缆性能状况总体良好,但部分早期光缆开始出现老化现象。不同于其它通信系统,在骨干光纤光缆建设中,对于高昂的工程成本,光纤光缆的采购成本比例较低,而且还在不断缩小,因此运营商最关心的莫过于质量和长期稳定性,一旦敷设,就要求其正常运行足够长时间。 3、新时期电信网络建设对光纤光缆的要求 业务环境的变化和光通信技术的发展都会对光纤光缆提出新的要求,本章将根据骨干、城域和接入等不同网络层面的业务和通信技术特点,分析新时期电信网络建设对光纤光缆的要求。 3.1、骨干网对光纤光缆的要求 目前IP业务保持持续高速增长态势,例如中国电信ChinaNet,在可预测的未来都将保持30%以上的年增长率。同时路由器接口速率正在从10Gb/s向40Gb/s发展,100Gb/s接口也已经出现。为了适应业务环境的这些变化,骨干网的发展趋势是更高的信道速率、更小的信道间隔、更大的系统容量、光域灵活组网,等,对光纤光缆的要求具体包括以下几个方面。 第一,更小的PMD(偏振模色散)参数。高速WDM系统要求更低的光纤光缆PMD系数,例如40Gb/sWDM系统已无法在PMD系数超过0.5ps/sqrt(km)的光纤上承载,只有小于0.1ps/sqrt(km)的新光纤才能保证其性能。G.652B/D、G.655C/D/E、G.656等标准已规定成缆PMDQ参数必须优于0.1ps/sqrt(km),主流厂商的产品参数可低于0.05ps/sqrt(km)。 第二,适当的色散系数和有效面积。随着传输速率的提高、信道间隔的减小、中继距离的延长,各种非线性效应更加严重,高速(40Gb/s及以上)WDM系统还存在严重的信道内非线性。研究表明,适当提高光纤色散系数、增大有效面积,有利于抑止非线性效应。因此,合理的色散系数和有效面积是未来骨干网光纤的重要特征。 第三,损耗系数和可用波长范围也是需要考虑的因素。目前光纤衰耗系数已经接近理论极限。扩展可用波长范围的要求来自日益明显的带宽压力,我国骨干网WDM系统目前都工作在C波段,未来有可能向L波段甚至S波段扩展,要求骨干网光纤在C+S+L等波段都具有合理的色散系数和衰耗系数,能支持WDM传输。 综上所述,未来骨干网对光纤光缆的要求是更低的PMD系数、合理的色散系数和有效面积、扩展的可用波段、更低更稳定的传输损耗,等。目前G.652D光纤是骨干网的最佳选择,未来应该关注G.656等新型光纤的发展。 3.2、城域网对光纤光缆的要求 不同于骨干网,城域网的特点是传输距离较短、传输容量较低、业务类型和速率多样化,城域网光纤光缆也呈现出总体用量大、成本敏感度高等特点。城域传送技术多样化,既存在工作在1310nm波段的PDH和低速SDH系统,也存在工作在1550nm波段的高速SDH系统和DWDM系统,还存在CWDM系统,难以用一种光纤实现满足所有的需求。此外,城域网也有层次结构,不同层次对光纤光缆性能的要求也不同,本节讨论的是城域网的核心和汇聚层,接入层将在下一节讨论。 [1] [2] 编 辑:石美君
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