長途光纜骨干傳輸網光纖選型建議

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　　1 前言
　�。牐犠鳛楣鈧鬏�網絡物理平臺基礎的光纜在網絡的建設成本（CAPEX）和維護成本（OPEX）中占有舉足輕重的地位，特別是其中光纖的選擇對于未來傳輸系統的擴容更是具有決定性的影響。

日本NTT公司基于G.653(色散位移光纖，DSF)光纖上構建波分復用系統被迫采用L波段，已經是業內人士非常熟悉的事例。在新技術飛速發展的今天，傳輸基礎速率不斷增加，WDM系統的波長間隔不斷加密，使用光纖的帶寬不斷擴大，無電中繼傳輸距離不斷增長，對光纖參數提出更多的要求。因此，對于網絡運營者而言，光纖的選擇是一項十分慎重的任務，光纖的選擇不僅要考慮當前的應用情況，更要考慮未來技術的發展。不能僅根據光纖的結構、物理參數和性能來比較，必須結合傳輸系統的應用開發情況，從兩個不同的角度來考慮網絡中光纖的選擇。本文將從光纖和傳輸系統兩個方面來比較目前常用的光纖，并對下一代可能應用的光纖進行簡單的描繪，從而給出與長途骨干傳輸網（一、二級）有關的光纖選擇建議。
　　
　　2 目前常用光纖的性能比較
　�。牐犇壳�，在我國長途骨干傳輸網中，主要應用著G.655和G.652兩種單模光纖。G.652和G.655光纖是ITU-T關于光纖的建議號，分別被稱為標準單模光纖（SSMF）和非零色散位移光纖（NZDSF）。下面分別簡要介紹一下各自的性能。
　　
　　2.1 G.652光纖
　�。牐燝.652光纖是目前我國在長途骨干網中應用最多的光纖，也是1310nm波長性能最佳的色散未位移光纖，它同時具有1310nm和1550nm兩個窗口。G.652光纖的纖芯折射率分布主要有匹配包層和下陷包層兩類，零色散點位于1310nm窗口，而最佳衰減點位于1550nm窗口。其中1310nm窗口處的典型值為：衰減系數為0.3 ~ 0.4dB/km，色散系數<3.5ps/（nm•km）。而1550nm窗口處的典型值為：衰減系數為0.19 ~ 0.25dB/km，色散系數<20ps/（nm•km）。目前在我國長途骨干網上，根據不同的傳輸系統，G.652光纖應用在不同的工作窗口，PDH系統工作在1310nm窗口，SDH系統則應用在1550nm窗口，而密集波分復用系統依據摻鉺光纖放大器（EDFA）的特性，也工作于1550nm窗口。
　　2.2 G.655光纖
　　
　�。牐燝.655光纖是1994年推出的非零色散位移光纖（NZDSF），G.655光纖通過設計光纖折射率剖面，使零色散點移到1550nm窗口，使1550nm窗口同時具有最小色散和最小衰減。它在1550nm窗口處的典型參數為：衰減系數<0.25dB/km，在1530~1565nm區間的色散系數絕對值為1~6ps/（nm•km）。G.655光纖1550nm區較小的色散系數有效避免了四波混頻效應的影響。我國從2000年起開始在長途骨干網上大規模地引入G.655光纖，主要應用在1550nm窗口，開通以10Gbit/s為基礎的波分復用系統。
　　
　�。牐燝.655光纖1550nm工作區的色散既可以為正值，也可以為負值。根據應用場合的不同，采用不同的色散光纖。例如，在中美海纜、SEA-ME-WE3和APCN2等海纜中均采用了色散位于負區的G.655光纖，它與G.652光纖結合使用，大大提高了傳輸長度。
　　
　�。牐牳鶕�零色散點和模場直徑的不同，市場上常見的G.655光纖主要包括兩種：一是朗訊公司生產的真波光纖（RS-True Wave Fiber），二是康寧公司生產的大有效面積光纖（LEAF）。目前在我國大量使用的康寧公司的E-LEAF光纖和長飛公司的大保實光纖實際上與LEAF光纖屬于同類，均屬于大有效面積光纖。RS-True Wave光纖色散斜率小，僅為0.045ps/（nm2.km），在整個C波段和L波段的色散變化小，有利于將工作波長由C波段擴展到L波段；而LEAF光纖的色散斜率為0.09ps/（nm2.km），但增加了光纖的模場直徑，從而增加了光纖的有效面積。在相同入纖功率時，降低了光纖中傳播的功率密度，減小了光纖的非線性效應�？梢哉f，兩種光纖各有所長，目前在我國各運營商的長途骨干網中均有應用。
　　ITU-T關于G.655和G.652光纖主要參數的規范比較見表1。
　　
　　3 現有商用化波分復用技術在不同光纖中傳輸性能比較
　�。牐犇壳�，波分復用技術日趨成熟，以2.5Gbit/s和10Gbit/s為基礎的WDM系統已經在各個電信運營商的一級干線、二級干線乃至于城域網中得到應用。因此，以下將從目前廣泛應用的2.5Gbit/s 和10Gbit/s WDM兩個方面來分析比較兩種光纖的傳輸性能。
　　3.1 2.5Gbit/s WDM系統
　　
　�。牐犜谝�2.5Gbit/s為基礎的WDM系統中，傳輸系統的色散容限較大，每通道可達12800ps/nm，不存在色散補償問題。因此，單從色散的角度來說，在600km左右的光復用段設置情況下，采用1550nm窗口的2.5Gbit/s SDH系統和以2.5Gbit/s為基礎的WDM系統工作在G.652光纖和G.655光纖上并無不同。當然，由于G.655光纖色散系數較小，在不需要色散補償的情況下，無電中繼距離較采用G.652光纖長，對于LEAF光纖，理論計算可達1700km。目前，以2.5Gbit/s為基礎的WDM系統一般應用在G.652光纖上，無電中繼距離可達640km。當然也可采用G.655光纖開通2.5Gbit/s WDM系統，只是從實際的應用來看，采用G.655光纖的優勢不夠明顯；而從投資成本的角度看，采用G.652光纖又是非常經濟的。因此，可以說，在以2.5Gbit/s為基礎的WDM系統中，采用G.652光纖是非常合適的。
　　3.2 10Gbit/s WDM系統
　　
　�。牐�10Gbit/s SDH和WDM系統的色散容限一般為800ps/nm，最大也不過1600ps/nm。理論上來講，采用G.655光纖后，與G.652光纖相比，可以大大減少色散光纖的補償量。這也是目前在應用10Gbit/s WDM系統的情況下，廣泛采用G.655光纖的原因。但是，對于10Gbit/s為基礎的WDM系統，由于影響的因素較多，不僅是傳統的衰減、色散等參數，還包括偏振模色散（PMD）、非線性效應（包括SPM、XPM、FWM等）、功率均衡、色散斜率均衡等。因此，10Gbit/s WDM的系統配置是各方面參數達到優化的綜合結果，在系統設計時，應綜合考慮上述所有參數。表2為對幾個廠家在G.652和G.655兩種光纖上開通10Gbit/s WDM系統時的站段設置比較，表中數值均為FEC打開和不采用喇曼（RAMAN）放大器時的參數，該表中的G.655光纖指康寧公司的E-LEAF光纖。根據表中的數據可以得知，不同廠家的產品適應兩種光纖的程度不同，除廠商A外，其他廠家在兩種光纖上的性能稍有差別，但差別不大。
　　
　�。牐牨�2僅是從功率預算的角度提出G.652和G.655兩種光纖上的站段設置不同，并未體現出兩種光纖色散系數的不同。事實上，根據對目前各廠商10Gbit/s WDM系統的了解，G.655光纖上開通10Gbit/s WDM均需要色散補償，過去通常所說的G.655光纖上開通10Gbit/s WDM不需要色散補償對于短距離應用可能是允許的，但在實際的網絡中，無論是在G.652光纖上還是在G.655光纖上均需要進行色散補償（DCM），只是補償光纖的長度或補償方式略有不同。色散補償的過程會引入較大的衰減，也可能增加光纖非線性效應，引起四波混頻(FWM)等多種不利因素。因此，色散補償并不僅僅是對色散補償，而是多種影響平衡的結果。目前常用的色散補償方式包括過補償、欠補償和零補償等幾種，從系統總體性能來講，在G.652光纖和G.655光纖上一般采用欠補償方式，而實現方式上則多種多樣，色散補償模塊可放置在發送端功率放大器、線路放大器和接收端預置放大器三種放大器中的一種或多種的中間級，補償原則依據不同的生產廠商或不同的WDM系統制式而定。色散補償模塊一般采用負色散光纖進行補償，在G.655光纖上也可采用少量正色散光纖。
　　
　�。牐牣斎�，對于10Gbit/s WDM系統，每個光復用段的PMD值（群時延，DGD）應小于10ps。這并非是對某種光纖的要求，而是對于傳輸系統的要求�？梢哉f，PMD并不是區分G.652光纖和G.655光纖的最重要因素。根據對現有G.652光纖的測試，只要在生產和敷設過程中對PMD的指標進行了要求，均可以開通10Gbit/s WDM系統。從現場測試的PMD結果來看，我國原郵電部“八五”、“九五” 期間敷設的絕大部分G.652光纖可滿足10Gbit/s WDM系統的傳輸需求。
　　
　�。牐牼C上所述，在以10Gbit/s為基礎的WDM系統中，G.655光纖較G.652光纖并未顯示出十分明顯的技術優勢。另外，如果從每個WDM系統的建設成本來比較，G.655光纖加上其色散補償模塊（DCM1）的造價可能會比G.652光纖加上其色散補償模塊（DCM2）低一些。但對于新建大容量（目前一般為48或96芯光纖）光纜來講，初期投產也僅使用一對光纖，由于G.655光纖的單價要高于G.652光纖，會使G.655光纖光纜的投資將遠遠高于G.652光纖光纜。因此，空余光纖的使用，特別是未來的傳輸系統應用是決定采用G.655光纖還是G.652光纖的關鍵。當然，在以10Gbit/s為基礎WDM系統的網絡中，特別是在長途骨干傳輸網中，針對不同的傳輸設備廠家，采用G.652光纖的WDM系統造價也未必高于采用G.655光纖的同樣WDM系統，因為當采用G.652光纖的WDM系統站段設置較采用G.655光纖情況下長時，可大大減少WDM終端設備（OTM）的數量，而WDM終端設備（OTM）的價格較光放大器（OA）高出近一個數量級。
　　
　　4 與光纖有關的光傳輸網技術的發展
　�。牐牨娝�周知，自動交換的全光傳送網是未來各種業務的最基礎平臺，也是光傳輸網的發展方向。圍繞著智能全光網絡這一核心，許多新技術和新產品正在研究開發之中，并將逐步走向商用化。在骨干傳輸領域，其研究方向主要包括傳輸容量的不斷增加、無電中繼傳輸距離的不斷延長和網絡的智能化水平的不斷提高三個方面�；�于光包交換技術（GMPLS）的全光網絡智能化實現主要與軟件技術和網絡拓撲研究有關，而傳輸容量和傳輸距離與光纖傳輸媒介直接相關。隨著傳輸帶寬的不斷增加、通路間隔的不斷加密和基礎傳輸速率的不斷增高，對光纖的參數要求逐步增加，在傳統的衰減、色散等基礎上增加了衰減斜率、色散斜率、光纖非線性、PMD等方面的要求，下面根據未來可能的技術應用，提出對未來傳輸網絡中的光纖要求。
　　
　　4.1 超長距離WDM系統
　�。牐牫�長距離（Ultra Long-haul）WDM系統是現在設備供貨商炒作最熱的技術之一，許多廠商聲稱可在2002年推出商用化的以10

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