光通信前瞻20年：落后的不只是思维 骨干网换档超低损耗光纤
2013-07-02 16:32:40 来源：
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电力18讯：
虽然在中国缔造了全球最大的光纤光缆产业基地，但产业链厂商并没有看得更远。日前，中国电信科技委主任韦乐平在谈及下一代传送网时感慨：“国内光纤光缆企业，思维太落后。”
光纤“服役”年限普遍为20年，今天的光纤要考虑到今后20年的网络需求，基于这一考虑，中国电信希望能抓紧商用“超低损耗光纤”(Ultra Low Loss，ULL)，但遗憾的是：国内光纤光缆企业无法提供这一产品，甚至连“尝试推出”的想法都欠奉。
在韦乐平看来，国内光纤光缆企业没有长远规划，但中电信却不能不考虑。
干线更新的前瞻性
上世纪90年代敷设的“八纵八横”骨干网如今临近“退役”，新一轮的光纤网络建设已经开启。然而，光纤的服役环境已发生变化。韦乐平介绍，未来5到10年，仅省际干线更新量就高达4万多公里。
光纤作为基础设施的一部分，极具“不动产”性质：一次到位、难以改动，需要考虑其寿命期内所有潜在的网络需求;并且，对现有的机房、再生站、供电系统等基础设施的适应性要求，尽量少变动这些基础设施。新一轮骨干光纤的选用，考验着运营商的前瞻性。毕竟，如果两个网络节点的距离大于未来系统传送距离，运营商可能不得不新建再生站来维持传输需求。运营商需要尽量避免这一情况的出现。
2013年，随着三大运营商陆续启动100G集采，骨干网全面进入100G时代。韦乐平根据目前的流量趋势判断：到2017年，中国电信骨干网最大截面带宽约为38T，需要5个100G系统，“届时，400G将是更合适的选择。”400G的来临，还有不到5年。
今天敷设的、拥有20年生命周期的光纤，必须考虑到100G、400G、1T乃至更高容量光通信系统的传输需求。但在同样光纤环境下，系统容量越高、传输距离越短：400G的传输距离约为100G的1/3。解决问题的办法就是采用损耗更低的光纤。韦乐平分析：“相干通信的采用，使得制约速率的关键不再是CD、PMD，而是非线性和损耗。”
目前，业内根据光纤损耗，把光纤大致分为普通光纤、低损耗光纤、超低损耗光纤三类，其中，普通光纤衰减为0.20dB/km左右，低损耗光纤、超低损耗光纤的衰减分别小于0.185dB/km、0.170dB/km。目前，业内仅康宁公司可以提供商用的超低损耗光纤，2010年，华为、康宁曾在超低损耗光纤上首次实现了100G系统的3000公里传输。
相比于普通光纤，低损耗、超低损耗光纤可分别减少跨段损耗2dB、3dB。“如果把3dB折合成跨段数，相当于后者翻倍，也就是总传输距离提升100%。”韦乐平称，即便是跨段数不变，也能带来每跨段提升17%的距离，总传输距离也提升了17%，“现在，已经没有任何一项技术能给运营商带来这样可观的技术收益了。”
超低损耗的“收益”
传输距离的提升，意味着系统再生站的减少，减少每一个再生站都意味着数千万元人民币的投资。“从100G之后，系统容量越高，低损耗、超低损耗光纤能节约的再生站数量越多。”韦乐平统计，400G时代，相比于普通光纤，低损耗光纤可减少20%的400G再生站;而超低损耗光纤可以减少40%。随着光通信的发展，超低损耗光纤带来的成本优势会越来越明显。
2012年下半年，中国电信北京研究院启动大型网络模拟计算结果，在目前全国网络架构基础上，结合流量发展、网络更新趋势，假设骨干网10年内需要新建5万公里的超高速传输系统。模拟计算普通、低损耗、超低损耗光纤的网络总成本。
模拟分析给出的结论十分明显：相比于普通光纤，低损耗光纤的光缆工程成本增加不到1%，但由于衰减降低带来的系统站点的减少，总传输系统成本降低了约10%，节约10亿元;超低损耗光纤价格是普通光纤的3倍，但考虑到光缆成本、人工成本占大头，且保持不变，总光缆成本提升10%，但再生站明显减少，光传输系统总成本降低了月25%，节约25亿元。
“这还只计算了中国电信，如果考虑到联通、移动，那带来的改变该有多少?”韦乐平分析：“低损耗光纤在成本增加极少的情况下，减少系统总成本，优势明显，近期可以采用。”根据这一结论，2013年中国电信声明：今后骨干网光缆建设采购将全部采用兼容G.652D标准的低损耗光纤。
据统计，目前康宁、富通、长飞、烽火已经基本实现低损耗光纤的规模化生产，年产能分别为800、300、300、500万纤芯公里，基本满足中国电信骨干网需求。
相比于低损耗光纤，超低损耗光纤的成本优势更为突出。但是，全球光纤厂商中仅康宁可以提供超低损耗光纤的商用产品，已经习惯于“主导产业链”的运营商不习惯自己的供货商名单太过单薄，这会有“产业链风险”。
为了推动超低损耗光纤产业链发展，韦乐平赴多家国内光纤厂商“商谈”，但结果令韦乐平大失所望：从事无源产业的光纤厂商，已经习惯于规模化发展，他们更希望产业链“一百年不变”，“思想太落后”。
韦乐平指出：“目前，超低损耗光纤可以先在局部的大跨段光缆中开展试点，以取得工程建设、维护经验。”
落后的不只是“思维”
不过，超低损耗光纤的“难产”，可能并非是因为国内厂商的"思维"落后。毕竟，超低损耗光纤的技术与工艺，很大程度上是另外一个课题。
1966年高锟博士提出：光纤的高损耗并不是其本身固有的，而是由材料中所含的杂质引起的。他预言：降低材料中的杂质含量，可使光纤的损耗降至20dB/km甚至更小。此理论提出之后，产业界开始致力于光纤损耗的降低。
1970年，康宁公司成功地研制了损耗为17dB/km的低损耗石英光纤，把光纤通信由理论变成了现实。1972年康宁把光纤的损耗降到7dB/km，1973年贝尔实验室又把光纤的损耗又降到2.5dB/km。到1985年，G.652光纤损耗最低已达0.19dB/km。
但其后，科学家发现光纤的衰减降低到0.18dB/km后很难进一步降低。究其原因，主要是因为G.652光纤需要在纤芯中掺杂稀土元素锗来保证光纤的传输性能，这些“掺杂”元素增加了光纤的损耗，使其距离光纤的理论最低值――0.15dB/km尚有一定差距。
1986年，第一根超低损耗光纤研制成功，但市场需求不足，超低损耗光纤仅用于海底通信等对损耗要求极高的领域。2008年，康宁率先推出商用且满足G.652规范的的超低损耗光纤――SMF-28 ULL，与普通光纤工艺不同，康宁借鉴了海底光纤技术，采用纯硅芯工艺，在纤芯区采用纯二氧化硅、包层掺氟，最大限度降低本征衰耗，衰耗低于0.168dB/km，同时符合G.652光纤标准，与现网兼容。
海缆等特种光纤一直是我国光纤产业链的薄弱环节，中天、亨通、通光等海缆厂商一直向康宁、日本住友、藤仓等领先企业进口海底光纤，对于纯硅芯工艺的积累为零。直至最近，长飞方始研发出实验室超低损耗光纤样品，但距离产业化尚有不少距离。
2011年，国家电网在“电力天路”青藏直流联网工程中，将康宁超低损耗光纤应用于其中最长跨段――唐古拉山口沱沱河至安多段，实现了海拔5000米、全长300多公里无电中继，是目前国内高海拔、高寒环境下最长的无中继光纤通信系统;也是在2011年，阿联酋通信服务供应商Du公司采用康宁超低损耗光纤连接阿联酋全部7个酋长国，并且跨越复杂的沙漠地形，直接连接到沙特阿拉伯网络。
两年来，超低损耗光纤系统运行稳定，为运营商大幅降低了建设成本，并免于复杂地形的运行、维护成本，陆续得到业内认可。
超低损耗光纤已经登上舞台，留给国内厂商的响应时间已经不多了。
来自：通信产业报 陈宝亮
虽然在中国缔造了全球最大的光纤光缆产业基地，但产业链厂商并没有看得更远。日前，中国电信科技委主任韦乐平在谈及下一代传送网时感慨：“国内光纤光缆企业，思维太落后。”
光纤“服役”年限普遍为20年，今天的光纤要考虑到今后20年的网络需求，基于这一考虑，中国电信希望能抓紧商用“超低损耗光纤”(Ultra Low Loss，ULL)，但遗憾的是：国内光纤光缆企业无法提供这一产品，甚至连“尝试推出”的想法都欠奉。
在韦乐平看来，国内光纤光缆企业没有长远规划，但中电信却不能不考虑。
干线更新的前瞻性
上世纪90年代敷设的“八纵八横”骨干网如今临近“退役”，新一轮的光纤网络建设已经开启。然而，光纤的服役环境已发生变化。韦乐平介绍，未来5到10年，仅省际干线更新量就高达4万多公里。
光纤作为基础设施的一部分，极具“不动产”性质：一次到位、难以改动，需要考虑其寿命期内所有潜在的网络需求;并且，对现有的机房、再生站、供电系统等基础设施的适应性要求，尽量少变动这些基础设施。新一轮骨干光纤的选用，考验着运营商的前瞻性。毕竟，如果两个网络节点的距离大于未来系统传送距离，运营商可能不得不新建再生站来维持传输需求。运营商需要尽量避免这一情况的出现。
2013年，随着三大运营商陆续启动100G集采，骨干网全面进入100G时代。韦乐平根据目前的流量趋势判断：到2017年，中国电信骨干网最大截面带宽约为38T，需要5个100G系统，“届时，400G将是更合适的选择。”400G的来临，还有不到5年。
今天敷设的、拥有20年生命周期的光纤，必须考虑到100G、400G、1T乃至更高容量光通信系统的传输需求。但在同样光纤环境下，系统容量越高、传输距离越短：400G的传输距离约为100G的1/3。解决问题的办法就是采用损耗更低的光纤。韦乐平分析：“相干通信的采用，使得制约速率的关键不再是CD、PMD，而是非线性和损耗。”
目前，业内根据光纤损耗，把光纤大致分为普通光纤、低损耗光纤、超低损耗光纤三类，其中，普通光纤衰减为0.20dB/km左右，低损耗光纤、超低损耗光纤的衰减分别小于0.185dB/km、0.170dB/km。目前，业内仅康宁公司可以提供商用的超低损耗光纤，2010年，华为、康宁曾在超低损耗光纤上首次实现了100G系统的3000公里传输。
相比于普通光纤，低损耗、超低损耗光纤可分别减少跨段损耗2dB、3dB。“如果把3dB折合成跨段数，相当于后者翻倍，也就是总传输距离提升100%。”韦乐平称，即便是跨段数不变，也能带来每跨段提升17%的距离，总传输距离也提升了17%，“现在，已经没有任何一项技术能给运营商带来这样可观的技术收益了。”
超低损耗的“收益”
传输距离的提升，意味着系统再生站的减少，减少每一个再生站都意味着数千万元人民币的投资。“从100G之后，系统容量越高，低损耗、超低损耗光纤能节约的再生站数量越多。”韦乐平统计，400G时代，相比于普通光纤，低损耗光纤可减少20%的400G再生站;而超低损耗光纤可以减少40%。随着光通信的发展，超低损耗光纤带来的成本优势会越来越明显。
2012年下半年，中国电信北京研究院启动大型网络模拟计算结果，在目前全国网络架构基础上，结合流量发展、网络更新趋势，假设骨干网10年内需要新建5万公里的超高速传输系统。模拟计算普通、低损耗、超低损耗光纤的网络总成本。
模拟分析给出的结论十分明显：相比于普通光纤，低损耗光纤的光缆工程成本增加不到1%，但由于衰减降低带来的系统站点的减少，总传输系统成本降低了约10%，节约10亿元;超低损耗光纤价格是普通光纤的3倍，但考虑到光缆成本、人工成本占大头，且保持不变，总光缆成本提升10%，但再生站明显减少，光传输系统总成本降低了月25%，节约25亿元。
“这还只计算了中国电信，如果考虑到联通、移动，那带来的改变该有多少?”韦乐平分析：“低损耗光纤在成本增加极少的情况下，减少系统总成本，优势明显，近期可以采用。”根据这一结论，2013年中国电信声明：今后骨干网光缆建设采购将全部采用兼容G.652D标准的低损耗光纤。
据统计，目前康宁、富通、长飞、烽火已经基本实现低损耗光纤的规模化生产，年产能分别为800、300、300、500万纤芯公里，基本满足中国电信骨干网需求。
相比于低损耗光纤，超低损耗光纤的成本优势更为突出。但是，全球光纤厂商中仅康宁可以提供超低损耗光纤的商用产品，已经习惯于“主导产业链”的运营商不习惯自己的供货商名单太过单薄，这会有“产业链风险”。
为了推动超低损耗光纤产业链发展，韦乐平赴多家国内光纤厂商“商谈”，但结果令韦乐平大失所望：从事无源产业的光纤厂商，已经习惯于规模化发展，他们更希望产业链“一百年不变”，“思想太落后”。
韦乐平指出：“目前，超低损耗光纤可以先在局部的大跨段光缆中开展试点，以取得工程建设、维护经验。”
落后的不只是“思维”
不过，超低损耗光纤的“难产”，可能并非是因为国内厂商的"思维"落后。毕竟，超低损耗光纤的技术与工艺，很大程度上是另外一个课题。
1966年高锟博士提出：光纤的高损耗并不是其本身固有的，而是由材料中所含的杂质引起的。他预言：降低材料中的杂质含量，可使光纤的损耗降至20dB/km甚至更小。此理论提出之后，产业界开始致力于光纤损耗的降低。
1970年，康宁公司成功地研制了损耗为17dB/km的低损耗石英光纤，把光纤通信由理论变成了现实。1972年康宁把光纤的损耗降到7dB/km，1973年贝尔实验室又把光纤的损耗又降到2.5dB/km。到1985年，G.652光纤损耗最低已达0.19dB/km。
但其后，科学家发现光纤的衰减降低到0.18dB/km后很难进一步降低。究其原因，主要是因为G.652光纤需要在纤芯中掺杂稀土元素锗来保证光纤的传输性能，这些“掺杂”元素增加了光纤的损耗，使其距离光纤的理论最低值――0.15dB/km尚有一定差距。
1986年，第一根超低损耗光纤研制成功，但市场需求不足，超低损耗光纤仅用于海底通信等对损耗要求极高的领域。2008年，康宁率先推出商用且满足G.652规范的的超低损耗光纤――SMF-28 ULL，与普通光纤工艺不同，康宁借鉴了海底光纤技术，采用纯硅芯工艺，在纤芯区采用纯二氧化硅、包层掺氟，最大限度降低本征衰耗，衰耗低于0.168dB/km，同时符合G.652光纤标准，与现网兼容。
海缆等特种光纤一直是我国光纤产业链的薄弱环节，中天、亨通、通光等海缆厂商一直向康宁、日本住友、藤仓等领先企业进口海底光纤，对于纯硅芯工艺的积累为零。直至最近，长飞方始研发出实验室超低损耗光纤样品，但距离产业化尚有不少距离。
2011年，国家电网在“电力天路”青藏直流联网工程中，将康宁超低损耗光纤应用于其中最长跨段――唐古拉山口沱沱河至安多段，实现了海拔5000米、全长300多公里无电中继，是目前国内高海拔、高寒环境下最长的无中继光纤通信系统;也是在2011年，阿联酋通信服务供应商Du公司采用康宁超低损耗光纤连接阿联酋全部7个酋长国，并且跨越复杂的沙漠地形，直接连接到沙特阿拉伯网络。
两年来，超低损耗光纤系统运行稳定，为运营商大幅降低了建设成本，并免于复杂地形的运行、维护成本，陆续得到业内认可。
超低损耗光纤已经登上舞台，留给国内厂商的响应时间已经不多了。
来自：通信产业报 陈宝亮
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