400G光传输系统到来 对光缆提出新要求
- 来源：通信世界网&电缆网
- 2016/9/1 17:45:5626020
光纤是通信产业繁荣的基石，所有通信业务的承载都离不开这一基础的物理媒介。业务的发展促进光传输网技术不断变革，光传输容量和距离也在不断刷新。目前超100G光传输系统受到传输距离的限制，新型光纤技术有望助力下一代光传输系统升级换代。
新型光纤有助于延长400G系统传输距离
光传输系统需要保持系统容量和传输距离之间的平衡，在长距离光传输系统中，普遍采用高阶调制方式提高频谱利用率，同时通过低损耗、新型放大器等方法来保持所需的传输距离。
目前400G光传输系统有多种实现方式，包括四载波PM-QPSK、双载波PM-16QAM等。其中双载波PM-16QAM为业界的主流实现方式，PM-16QAM调制格式系统和PM-QPSK调制格式系统相比，具有更高的频谱效率。理论上，PM-16QAM的背靠背OSNR容限比PM-QPSK差约6.7dB，因此PM-16QAM的传输距离不到PM-QPSK的四分之一。一方面设备厂家正在研究更高阶的FEC技术和新型放大技术（如拉曼放大器）提高系统OSNR，提升系统传输距离；另一方面，作为系统传输的物理层媒介，新型光纤也能提升系统OSNR，满足400G系统长距传输的需求。
在400G系统无电中继传输距离达到1000km的场景中，根据骨干网光缆现状和400GPM-16QAM传输系统的性能，如果使用普通的EDFA放大器，则需要光纤的损耗达到0.14dB/km，目前的光纤技术达不到这样的损耗。如果使用普通的EDFA放大器加上大有效面积光纤，则需要光纤的损耗达到0.153dB/km，目前的光纤技术也达不到这样的损耗。如果使用拉曼放大器，则需要光纤的损耗达到0.17dB/km。如果使用拉曼放大器加上大有效面积光纤，光纤的损耗可以放宽到0.183dB/km。
在400G系统无电中继传输距离为600km的场景中，如果使用普通的EDFA放大器，则需要光纤的损耗达到0.165dB/km，超低损光纤基本能够满足性能要求。如果使用普通的EDFA放大器加上大有效面积光纤，则需要光纤的损耗达到0.178dB/km。如果使用拉曼放大器，则需要光纤的损耗放宽到0.195dB/km。
为了评估100G和400G传输系统在新型光纤上的传输性能，早在2014年，中国移动便在国内开展了实验室测试和现网试点。实验室中，100G和400G信号分别在G.652、超低损光纤和大有效面积光纤上进行传输性能测试：超低损光纤熔接后的损耗为0.175dB/km，大有效面积光纤熔接后的损耗为0.165dB/km。
系统方面，100G系统采用PM-QPSK调制格式，400G系统采用双载波的PM-16QAM调制格式。根据实验结果结合理论分析，采用PM-QPSK调制格式的100G系统的背靠背OSNR容限约为10dB，能够在G.652光纤上传输约3000km（5dBOSNR余量）；采用PM-16QAM调制格式的400G系统的背靠背OSNR容限约为18.5dB，能够在G.652光纤上传输约450km（5dBOSNR余量），测试性能结果如表1所示。对于超低损光纤和大有效面积光纤，400G的传输距离可以被延长到约600km和900km（5dBOSNR余量）。因此超低损光纤和大有效面积光纤对于延长400G系统的传输距离帮助非常大。
100G和400G传输性能比较
400G对光缆提出新要求
400G即将到来，对光纤光缆提出一些新的要求。光通信长途传输存在信号衰减和信噪比变差的问题，需要部署光纤光放大器和光电转化放大器。在40G时代，需要光电转化放大的距离是6000km；到100G时代缩减到3000km；到400G时代如果使用G.652光纤就只有600～800km，从而大幅增加了中继站的部署成本，加大了运营商的网络建设和维护压力。而G.654超低损耗光纤可以将中继距离延长到2000km，可见使用新型光纤很有必要。
在新型光纤研发领域，目前有多个技术方向，例如低损耗光纤、超低损耗光纤、低损耗大有效面积光纤、超低损耗大有效面积光纤等技术路径。每种光纤都有各自的长处，长远来看，超低损耗和大有效面积光纤将是业界的目标。但从价格来看，超低损耗光纤和超低损耗大有效面积光纤产品合格率低、价格昂贵，而低损耗大有效面积光纤的价格更能让运营商接受，可能成为过渡阶段的首要选择。提高产品的合格率及稳定性是研发新型光纤的首要任务。