日前國務院公布了《“寬帶中國”戰略及實施方案》,首次從國家層面將寬帶網絡定位為我國經濟社會發展的戰略性公共基礎設施。同電力、燃氣、自來水等基礎配套設施一樣,納入我國地區經濟社會發展和城鎮化發展的相關規劃。
而近年來,我國寬帶覆蓋面積不斷擴大,截至2012年底,我國光纖和3G網絡已覆蓋全國所有城鎮,87.9%的行政村通寬帶,固定寬帶家庭普及率達到32.2%,94.3%的固定寬帶用戶接入帶寬達到或超過2兆比特/秒。但是我國寬帶人口普及率遠低于發達國家25.6%的水平,40%的用戶仍使用4兆比特/秒以下寬帶接入,遠低于發達國家18兆比特/秒的主流速率,所以大力推廣FTTx的建設仍然是我國電信行業當前的主要任務。
目前在FTTH發展比較迅速的國家,例如美國和韓國,在FTTH建設中,G.652D+G.657.B3方案基本成為其主流運營商(如Verizon、AT&T、SK、KT等)的標準選擇,即在接入網的光纖到樓的部分使用G.652D光纖,在入戶段使用G.657.B3光纖。
而在目前我國加速推進寬帶中國戰略的背景下,相對于傳統的G.652.D光纖,G.657.B3光纖在中國FTTH領域仍然是一個比較新鮮的事物。長飛作為目前中國光纖行業唯一能夠大規模生產G.657.B3光纖的企業,近年來同Verizon,KT等國外運營商和光纖光纜企業進行了廣泛的合作,并深度參與了ITU-T最新發布的G657系列光纖的標準制定。
ITU-T G.657最新標準
國際電信聯盟ITU-T在2012年9月通過的彎曲不敏感單模光纖G.657標準建議的最新修訂版本。此修訂版本在2009年版本上做了微小調整。在ITU-T G.657最新的修訂版本中依然維持了A和B兩個大類的整體結構。
A大類適用于O、E、S、C和L波段(1260nm~1625nm),滿足G.652.D類光纖的全部特性,并且在宏彎損耗參數上優于G.652.D類光纖,可用于整個接入網范圍。根據彎曲性能,G.657.A1類光纖的最小彎曲半徑推薦為10mm,G.657.A2類光纖的最小彎曲半徑推薦為7.5mm。
最新2012版標準與2009版標準比較,A大類的技術指標基本沒有變化。
B大類適用于O、E、S、C和L波段(1260nm~1625nm),不要求滿足G.652.D類光纖的全部特性(例如色散系數和偏振模色散特性),能夠提供極小彎曲條件下的應用,一般用于接入網末端有限距離的通信傳輸(小于1000m)。根據彎曲性能,G.657.B2類光纖的最小彎曲半徑推薦為7.5mm,G.657.B3類光纖的最小彎曲半徑推薦為5mm。
最新2012版標準與2009版標準比較,B大類的技術指標有一些顯著變化,主要修訂如下。
1.將B大類光纖的模場直徑由原來的(6.3-9.5)0.4修改為(8.6-9.5)0.4,與A大類光纖一致;
2.將B大類光纖的衰減修改為與A大類光纖一致;
3.修改了色散特性和偏振模色散特性。
從本次ITU-T對G.657光纖標準,尤其是G.657.B3光纖的標準的修訂上,我們可以發現B3光纖性能參數逐步向兼容G.652.D標準的方向發展,并且新標準的修訂也充分考慮到了G.657.A2和B3的具體應用環境差異和各主流G657制造企業以及電信運營商對G.657.B3光纖性能參數建議,所以在以下幾個方面新標準強調了G.657.B3光纖的特殊性。
1.在新版本的要求中,對A2和B3的仍然要求不同彎曲半徑,表明業內仍然希望區分A2和B3的使用領域,且更傾向于B3在FTTH的入戶段使用。
2.新標準對于B3光纖的5mm彎曲半徑下宏彎數值雖然沒有變化,但美國和韓國等運營商根據實際布線條件的需要,已在采購中將B3的宏彎標準已經下調到了1550nm波長小于等于0.1dB/圈;并且美國和日本等主要G.657.B3光纖制造企業也提出了將5mm彎曲半徑1550nm的宏彎修改為0.1dB/圈,雖然本次沒有將此建議正式通過,但存在未來下一個修訂版本中繼續降低B3光纖5mm宏彎數值的可能性。
3.新老版本中,A2和B3光纖不同彎曲半徑下,1625nm和1550nm波長的宏彎值的比值仍保持在3左右。這是各個運營商考慮到未來PON技術升級后,現有G.657.B3的光纖宏彎性能可以保證下一代傳輸技術升級后,新的長波長通信窗口不會收到光纖宏觀彎曲的限制,這部分內容我們將在下一節再次進行詳細介紹。
4.在新版本的附錄中再次強調了G.657光纖壽命和動態疲勞參數nd值的關系,強調了nd值大小和彎曲半徑對光纖壽命的影響。
5.因為G.657.B3光纖在FTTH中的使用距離一般小于1km,所以雖然本次明確了B3光纖的色散范圍,但相對的范圍仍然比較寬,沒有要求兼容G.652.D標準。
衡量G.657.B3光纖質量重點
從上面的介紹我們可以發現,本次對ITU-T G.657標準的修訂,更多的是關注G.657.B3的相關參數范圍。這是因為近年來,Verizon、AT&T、KT等運營商,在大力推廣光纖入戶等FTTx技術的過程中,逐步達成了“G.652.D用于室外段,G.657.B3光纖用于室外段”的共識,這種技術方案可以充分利用G.652.D在室外光纜領域,光纖價格相對低廉,使用成熟的特點;并結合G.657.B3光纖優異的宏觀彎曲性能,尤其是在5mm小彎曲半徑下的宏彎性能,減少室內段光纖布線的難度,保證光纖傳輸不受到影響。
新版本的修訂反映了相關運營商和光纖制造企業,希望通過新標準進一步規范G.657.B3光纖的參數范圍,從而更簡單和方便的對各大G.657.B3光纖制造企業的產品進行評估的目的。下面我們就結合近年來長飛公司同國外運營商以及和光纖光纜企業對G.657.B3光纖進行交流的一些心得,換位思考,從運營商和最終客戶的角度,探討一下衡量G.657.B3光纖性能和質量的幾個重要參數。
G.657.B3 5mm彎曲半徑下的宏觀彎曲性能
從最終客戶的角度,使用G.657.B3光纖的目的,最重要的就是利用其優異的抗彎曲性能。尤其是在室內復雜的布線條件下,經常會遇到各種小彎曲半徑的布線環境,根據ITU-T的相關研究,在這些布線條件下,最小的彎曲半徑大約為5mm左右,所以對G.657.B3光纖而言,最重要的就是5mm半徑1550nm的宏彎性能。
圖2為長飛公司的G657系列光纖在不同彎曲半徑下1550nm窗口的宏彎數據。如圖所示,G.657.A2光纖在5mm半徑的宏彎一般在0.5dB/圈,相對G.657.B3光纖的宏彎值在0.07dB/圈。兩種光纖在5mm彎曲半徑下的不同宏彎,決定了兩者在室內段光纖布線中的不同表現。
按照Verizon公司對MDU室內布線情況的評估,要求在FTTx室內段光纖在室內布線時經過10個90度的轉角,并使用30個光纖固定卡具固定室內段的光纖,并在5mm半徑的金屬棒上纏繞2圈后,1550nm窗口得宏彎不得大于0.4dB。當使用G.657.A2光纖時,在上述條件下,宏彎的疊加損耗為4.48 dB,明顯不能滿足傳輸需求;與之對應的G.657.B3的宏彎為0.16 dB。
按照Verizon公司的TPR 9441標準設計的實驗,充分考慮到了對室內段光纖的宏彎要求,其要求G.657.B3光纖在5mm彎曲半徑下1550nm窗口的宏彎必須小于等于0.1dB/圈,才能滿足宏彎附加損耗小于0.4dB的要求。通過這個實驗,首先證明了入戶段光纖必須使用G.657.B3光纖,其次也說明了5mm彎曲半徑的宏觀彎曲性能是反映G.657.B3光纖性能好壞的第一評判標準。
長飛公司G.657.B3光纖Easyband Ultra在5mm彎曲半徑下的宏彎典型值為0.07dB/圈,光纖相關性能完全滿足Verizon公司的TPR 9441標準,從而可以保證光纖在復雜室內布線條件下的宏觀彎曲要求。
G.657.B3光纖在小彎曲半徑的壽命與可靠性
在FTTH室內段的實際布線中,G.657.B3光纖經常會在極小彎曲半徑下工作,從而在彎曲部位產生應力集中而發生斷裂,影響光纖傳輸的穩定性。所以在美國和韓國等電信行業競爭激烈的國家,考慮到FTTH的人力維護成本以及用戶體驗的重要性,運營商在選擇和評估B3光纖質量時,光纖在彎曲條件下的可靠性是除了彎曲性能外,最先需要保證的性能參數。
按照ITU-T和IEC等相關組織標準,為了確保光纖具有可靠的機械性能和穩定性,需要光纖具有高的動態疲勞參數nd值,而動態疲勞參數值nd值除與玻璃部分的性能有關外,還取決于涂覆層尤其是內涂覆層的性能,本次在ITU-T對相關標準進行修訂的過程中,也在G.657標準里著重對光纖nd值與光纖壽命的關系進行了討論。
考慮到客戶對G.657.B3光纖在小彎曲半徑下的可靠性和壽命的關切,長飛G.657.B3光纖EasyBand Ultra一方面采用低模量的樹脂材料以有效緩沖外界施加的應力;另一方面通過工藝優化和控制,在涂層厚度和機械性能之間達到了很好的平衡,長飛G.657.B3光纖EasyBand Ultrand值的典型值為27,遠遠高于一般普通光纖18-22的nd值。
參考長飛公司按照IEC標準建立的G.657.B3光纖在不同彎曲半徑條件下,不同nd值同光纖斷裂幾率的對應關系,可以發現,相對于目前常規光纖的18-20左右的nd值,EasyBand Ultra光纖的nd典型值為27,其在5mm彎曲半徑下具有更長的壽命和穩定的可靠性,斷裂幾率是nd為18的常規光纖的1/3,從而保證了EasyBand Ultra光纖在實際室內復雜布線條件下的可靠性。
G.657.B3光纖對未來傳輸技術升級的兼容性
一般來說,運營商或最終用戶在MDU內鋪設G.657.B3光纖后,從成本以及客戶體驗的角度,不會經常性的更換光纖光纜。但考慮到目前光纖通信技術的飛速發展,尤其是FTTx相關的PON技術又面臨著繼續升級換代,所以我們在選擇G.657.B3光纖時,必須考慮到光纖對下一代PON傳輸技術的兼容性。
在目前主流的IEEE和ITU-T的相關標準中,下一代PON技術的通信窗口將向長波長方向移動,預計最高會使用到1625nm通信窗口。所以為了兼容下一代傳輸技術,對于G.657.B3光纖而言,最大的挑戰就是同時保證上下行窗口同時開通,且不會受到光纖宏彎性能的限制。而考慮到光纖的宏彎隨著波長的增加而增加,為保證系統在升級后,G.657.B3光纖仍能保證通信傳輸的通暢,必須要求在5mm彎曲半徑下,光纖1625nm的宏彎同1550nm窗口的宏彎比值小于等于3。
對比長飛G.657.B3光纖的1625nm/1550nm宏彎比值,可以發現長飛光纖1625/1550nm宏彎的比值均小于3,典型值在2.3左右,充分地考慮到了對下一代PON技術的兼容性。
三大重要參數
長飛公司基于對ITU-T新的G.657標準的解讀,同國外先進運營商的合作以及對G.657.B3光纖具體的使用環境的分析,建議在評判G.657.B3光纖性能優劣的時候,最重要的是在三個方面滿足客戶的需求。
第一,G.657.B3光纖在5mm彎曲半徑下的宏觀彎曲性能是否滿足苛刻的室內段布線需求:建議G.657.B3光纖5mm半徑下1550nm窗口的宏彎小于等于0.1dB/圈。
第二,G.657.B3光纖在小彎曲半徑下的光纖壽命和可靠性是否滿足設計需求:建議G.657.B3光纖的動態疲勞參數nd值大于等于24,保證光纖在小彎曲半徑下的壽命和可靠性。
第三,G.657.B3光纖是否能夠滿足下一代傳輸技術升級時對宏彎性能的要求:建議G.657.B3光纖5mm半徑下1625nm與1550nm窗口的宏彎比值小于等于3。
(審核編輯: 小王子)
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