长飞何珍宝：高端多模光纤前景光明

　　ICCSZ讯（编辑：Debi）日前在“2013光纤通信发展报告会”上，长飞光纤光缆有限公司研发副总经理何珍宝发表了题为《支撑下一代网络发展的新型光纤技术》的演讲，何总认为高端多模光纤前景光明。

　　大数据时代对下一代光纤传输网要求更高

　　随着高清电视、TB级存储设备、千万像素数码相机、大容量的智能手机以及便携式多媒体播放器的大量涌现，给现有网络带来了海啸般数据的冲击，人们迎来了大数据时代。而突发大数据的传输需要更大的带宽和更高的传输速率，对下一代光纤传输网络提出了更高要求：更高的传输速率，更大的传输容量，更低的传输成本。

　　光纤通信传输系统已经由20世纪70年代中期第一个商用通信系统45Mbps的传输速率发展到如今102.3Tbps的传输速率，花了40年时间，传输速率增长近220万倍!年复合增长率超过40%。移动通信系统已经由20世纪70年代末期的1G发展到现在的4G：传输速率由2.4kbit/s发展到100Mbps，35年传输速率增长4万倍!年复合增长率达35%。以太网传输速率从90年代初10Mbps，发展到今天40Gbps，25年时间增长了4000倍!年复合增长率接近40%

　　此外，移动终端为移动网络带来持续高速增长数据流量，同时也给现有网络带来了数据海啸的冲击!据权威机构报告，从2010年到2015年，全球移动数据流量将从0.24EB/月增加到6.3EB/月，增加26倍，复合增长率达92%，年年翻番!“数字洪流”已经来临!

　　云计算也在快速发展。云计算应用将以政府、电信、教育、医疗、金融、石油石化和电力等行业为重点，在中国市场逐步被越来越多的企业和机构采用，市场规模急剧增长。赛迪顾问发布数据报告显示，2011年中国云计算市场规模为288.23亿元，同比增长72.3%;2013年将达到1174.12亿元，2010年到2013年均复合增长率达91.5%。

　　数据中心市场也在快速增长。据中国行业咨询网提供的数据，2010年数据中心产品销售规模达到841.4 亿元，比2009年同期增长18.2%，预计数据中心市场到2015年整体市场规模将达到1800 亿元以上。

　　移动互联网的建设同样也在推动着光纤光缆市场的快速发展。据长飞公司的统计数据显示，2002年到2012年的十年中，中国光纤市场需求量增长了14倍，复合增长率达到30%，市场增长迅速。在这10年中，光纤需求出现大的增长，几乎都与中国的移动网络建设紧密相关!

　　2006年由于2G至2.5G网络升级改造，导致中国市场光纤需求增长了117%!此后2007与2008年仍然保持着21%和40%的快速增长态势。2009年，国家为刺激经济增长发放了3G牌照，三大运营商正式启动3G建设!从而导致了光纤需求又一次快速增长，2009年比2008年增长了73%!2010到2012年仍然保持着6%、27%和20%的稳定增长态势。

　　光纤通信系统传输速率增速却在放缓!光纤通信技术在持续发展，但瓶颈显现：传输速率持续快速增长，增速放缓!最近十年，由于缺乏突破性新技术，传输速率的增长已经降到了20%，已经远低于传输容量年增长速率(超过40%)。单根光纤传输容量已经接近香农极限，所以需要寻找光纤传输容量突破方向。

　　空分复用技术——无奈的选择

　　由于新的光纤中继放大器技术一直未能取得突破，目前仅仅能够使用光纤的工作波长带宽为95nm(1530nm~1625nm)，大约为可利用的光纤工作波长带宽的四分之一强。按照此波长带宽计算，单根光纤的传输容量的香农极限大约为100Tbps，而我们的传输速率已经接近香农极限。

　　如果没有找到新的技术，按照目前的趋势，到2020年光纤网络容量将出现饱和，互联网所产生的数据流量将超过光纤网络信息传输容量。匪夷所思，我们现代化城市中所苦恼的交通堵塞也会发生在信息高速通路上!我们怎样摆脱这种危机?答案是无奈的，空分复用技术将可能是我们被迫的选择!

　　回顾光纤传输技术的发展历程，在每次传输技术发展出现瓶颈时，复用技术都能很好地帮助渡过难关。时分复用(TDM)技术大幅度地提高了单信道的传输速率;波分复用(WDM)大幅度地提高了光纤带宽的利用率;极化复用(PDM)技术大幅度地提高了光纤色散冗余极限问题;空分复用技术实际上不是解决光纤问题，而是解决光缆尺寸大的问题，解决管道资源紧缺的问题，解决光纤通信系统成本高的问题。

　　空分复用技术有三种实现形式：少模光纤、多芯单模光纤、多芯少模光纤。少模光纤特点

　　在中短距离传输中模间色散对系统影响很小，而且插损影响小，在传输过程中不同模式的间耦合影响很小。由于少模光纤有效面积比单模光纤更大，因此对非线性抵制能力更好。而且少模光纤在制造上较容易实现，测试和应用技术较为成熟，但采用少模光纤实现的容量提供相比于G.652光纤并没有惊人的提高。

　　空分复用技术实现形式之二——多芯光纤多芯光纤并非是一个新概念，早期在医疗和激光领域中光纤束 和光纤传像束等属于多芯光纤概念。多芯光纤在长距离传输中各个芯子之间的串扰对系统传输影响很小;每个光纤芯子的剖面设计可以兼容大有效面积和超低损耗性能;传输容量非常容易扩大，基于7芯光纤传输实验显示，传输容量可到几百Tbps。多芯光纤的方案实现了单根光纤1Pbps的信号传输实验，突破了香农极限;多芯光纤在制造难度、测试难度、接续难度和施工难度上比少模光纤要大得多。

　　相比于多根单模光纤的传输，多芯光纤具有优势三大优势——光缆小型化、工简单化、成本下降。

　　相比于多根单模光纤的传输，多芯光纤传输需要解决的问题连接问题：近年来出现的多芯光纤自动熔接方案表明多芯光纤的自动化熔接是可行的， 但是工程化还需要等待一段时间;器件兼容问题：多芯光纤系统存在EDFA和OADM等器件的兼容问题; 最近出现了直接采用多芯掺铒光纤放大器的方案和基于多芯光纤的ROADM设备方案， 这些研究将进一步推动多芯光纤的工程化应用。光网络的保护问题：在光传输网中，一般需要实现N：1的光纤自动倒换保护。采用多芯光纤结构，由于这些光纤是一通俱通，一断俱断，因此必须安排其它光纤作为自动倒换保护光纤，对系统建设带来不利因素。

　　在带宽需求不断快速增长的驱动下，100Gbps开始走向规模商用，预计400Gbps或1Tbps等超100Gbps技术将于2016年后步入规模商用，但光纤非线性效应成为制约超100Gbps传输系统发展的最重要因素。光纤非线性效应不管是克尔效应还是受激散射效应都与光功率密度相关，超100Gbps系统要实现更大的系统容量通常采用更密集的光载波和高阶码光调制。

　　由于更密集的光载波意味着更大的非线性损伤，而且高阶调制对非线性引入的噪声更敏感，超100Gbps系统的非线性损伤对系统性能影响较100Gbps系统严重得多。

　　如为减小非线性损伤而降低每载波的光功率，那么对于同样的光纤链路超100Gbps系统所能达到OSNR会更低，无电中继传输距离被缩短，从而不能满足系统应用要求。因此光纤的非线性是超100Gbps系统中不得不重点突破的技术难题。研究表明超100Gbps系统增大光纤的有效面积可以降低光纤的非线性效应。

　　高端多模光纤将成大势所趋 前景光明

　　高端多模光纤 40/100G以太网将成为趋势

　　高端多模光纤解决方案成本优势明显

　　高端多模光纤OM3/OM4在高速网络中的优势明显

　　高端多模光纤技术优势也很明显。高传输速率系统对光源提出更高的要求，廉价的LED光源已经不能满足高速多模传输系统要求;高速率多模传输系统的光源为激光(laser)光源。

　　高端多模光纤OM3/OM4等可以满足10Gbps/40Gbps传输系统的要求;传输距离可超300m/150m。

　　高端多模光纤市场趋势显著

　　高端多模光纤市场占比快速扩大

　　随着数据中心传输速率不断增高和数据中心市场的快速增长，作为低成本方案的高端多模光纤传输系统在数据中心得到广泛应用，高端多模光纤市场快速增长。

　　中国的4G牌照的发放，第五代移动通信5G的信息已经扑面而来，欧洲电信已经确定2020年将实现5G商用。接入速率高达1Gbps的5G基站将使用什么样的光纤解决方案?低成本方案的高端多模光纤传输系统有可能充当主要角色，高端多模光纤前景可期。

　　多模光纤的光缆以紧套为主，而作为OM3/OM4的普通50μm光纤，其抗弯曲性能欠佳，因而抗弯曲的OM3/OM4光纤可提高光缆客户和终端用户的支付意愿(WTP)，前景更为看好。

　　多模光纤的带宽不断得到突破：采用PCVD工艺已经在生产环境下实现了10000MHz.km以上的带宽; 科研人员已经成功在400多米的多模光纤上进行了40Gb/s的传输，将传输距离增加了1.5倍多;

　　伴随着传输速率的日益提高，传输设备的电子瓶颈开始显现，硅光子时代的逐步到来，高端多模光纤将在消费电子(AOC)等领域得到广泛的应用，高端多模光纤将展开新的篇章。