2014年8月14日至15日，第七届移动互联网国际研讨会在北京国际会议中心隆重举行，本次大会以“4G移动互联网时代的创新与变革”为主题，围绕4G网络技术及未来发展、虚拟运营商、移动互联网应用、信息安全、物联网、融合通信等产业热点展开。长飞光纤光缆制备技术国家重点实验室主任罗杰在高速光网络分论坛上演讲了《高速网络光纤解决方案》。
高速网络的光纤解决方案主要是两个内容，第一、简要回顾一下光纤技术的演进过程。另外，探讨一下下一代高速网络中光纤技术面临的技术的瓶颈和我们探讨一下解决方案。
首先，回顾一下，大家知道1966高坤博士发表了一篇著名的文章，开始了光纤的时代。我们简单看一下，高坤博士告诉了我什么。当时，实际上铜缆的衰减每公里10DB以下，高坤博士告诉我们采用高纯度的二氧化硅能够支撑光纤，并且光纤通过提纯达到这样的一个。我们今天来看，高坤的这些预测，仍然在指导我们的工作。在1978年由康宁公司制造了20DB以下的光纤，1978年光纤的衰减到0.2DB以下。
第一、多模光纤，大家知道第一代应用的光纤，在光纤发明之后，首先传输的是多模光纤，虽然它很块被单模光纤取代，但是现在多模光纤仍然用于短举例的计算机通信。多模标准更多是在ISO这个组织发展，到1995年是OM1，OM2，到2002年，随着以太网发展的10G，出现了新的激光优化的光纤，2010年以后，进一步出现了OM4，需要在实际的系统，传输的举例更长，并且适应以太网发展的40G到100G的技术。
单模光纤的标准，首先出现的是G.652的标准也是出现在1984年，1988年出现653和654的标准，653是应用150的衰减和射程都是最低的，654主要是为了海底通信的光纤。随着接入网的发展，2006年以后出现了657的标准。光纤的PMD也是随着传输速率的增长，时机出现以后，发现原来PMD控制光纤有问题，所以PMD的要求也在逐渐提高。
下面就是CRU的光纤市场的一个情况。可以看一下，从1993年，当时全球的光纤用量还一千多万公里，到去年总的用量是2.5亿公里，这样一个成长的曲线，另外也是看到蓝色的常规的G65光纤逐渐被低水峰光纤取代，655光纤大概50万公里，占了1%，这是当前全球光纤用量的情况。多模光纤也是出现逐渐增长的过程，2013年左右大概是每年380万公里这样一个规模，每年增长速度大概5%左右，另外常规的多模光纤，OM1是逐渐下降，OM1和OM2，尤其是OM1，就是62.5的多模光纤是逐渐下降的，新一代的激光优化的，高带宽的光纤OM3和OM4是逐渐增长的过程。
海底光缆，大家知道第一条海底的通信光缆是1988年铺设的，是跨太平洋的光缆。从1989年到2013年，这20多年之间，平均每年的海底光缆的铺设量是在106000多公里，海底光缆是受经济起伏的影响比较大，波动比较大。
这个表可以看一下，海底光缆因为它距离长，承载的信息量大，所以它的系统也是在不断的升级的。我们可以看一下，在前几年的十几的系统，在最近都已经提升到单波长100G的系统，近两年新建的系统也都是单波长100G的系统。海底光缆用的光纤主要是654，前期也有一些管理的光纤，但是将来随着数据的提升，肯定是以654光纤为主。那么，到目前为止，全球所建的海底光缆、电缆的总量大概在263条，22条在芯片，这些海底光缆负责了整个跨连接的国际间的通信的99%的流量都是通过海底光缆传输的。
第二部分探讨一下光纤面临的一些挑战和解决方案。首先看一下光纤的带宽，我们知道光纤的带宽非常大。比如跟城域规定的波长带宽网格从1260到1625，但是在长距离，它的带宽是有限的，比如C波段带宽小于不到5Hz，我们再看一下光纤容量的演进。在80年代TDM的系统，光纤的容量在兆比特每秒，到90年代，随着光放大器的应用，光纤到Gbit这样一个量级，现在光纤流量已经到Tbit的两极，再往上走，光纤容量已经要接近相融的非线性极限。根据相融定理，光纤的容量，或者说它的主效率是由光纤的信噪比决定的，最大的能够达到10bit，从需求来看，每年干线的流量是增长50%，从现在起到2020年以后的某个时段，单模光纤的容量就会达到100Tbit每秒这样一个极限。
解决方案，首先就是进一步降低衰减和降低光纤的非线性，这两个是为了改进光纤的信噪比。另外，研发更大带宽的光放大器，还有最近几年很热的多芯光纤，但是后两种技术可能需要更长的时间，目前的解决方案主要还是在前面两个，如何提高光纤的光信噪比，那么在改进光纤的光信噪比，我们这个光纤有一个新的定义，就是光纤的有效面积和光纤的衰减如何改进光纤的品质因素，比如说我们以这个表列的，以这个常规单模光纤为基准，如果我们将654光纤的有效面积从80提升到110，品质因素可以提高1.39DB，如果将光纤的衰减从常规的0.2降到0.18，它的品质因素又可以提高1.57DB，加在一起就是.96DB，进一步增大有效面积，或者进一步降低衰减，它的品质因素可以得到进一步的提升，品质因素越高，对光信噪比的改进越好。
从654的演进标准我们也看到发展的方向，2012年通过了G.654D的标准，这个就是为了改进G.654光纤的信噪比，适应更多的系统。应用于陆地的，由于以前的654主要应用于海缆，应用于陆地的654光纤新的标准目前也在讨论之中，这个标准有可能654.1。
下面，向各位简单汇报一下长飞公司在有大效面积和超低衰减这两个方面的进展。我们今年正式向市场推出了两种大有效面积，低衰减光纤，它的有效面积分别是110，130，衰减是小于0.184，这是低衰减。另外，大家比较关注的超低衰减光纤，我们公司经过近几年的努力也是取得了一定的进展，目前能够达到0.167DB的功率这样一个水平。
下面简单的探讨一下传输实验，就是这个表列出了近两年2014年，2013年，就是OFC报道的一些高速系统的传输实验，我们主要关注它采用一些什么样的光纤。当然，这个不同的传输实验，它的速率还有调制格式，还有用的光放大的方式有所不同。但我们可以看到这些传输实验，首先都是大家10bit/s/Hz，这个表中第二个，它也是进行了线网的测试，另外就是大有效面积，另外也是低衰减大有效面积光纤。这也是我们在OFC2014年发表的一篇文章，主要是中国电信、中兴通讯、长飞联合做的一个1.2T的传输实验，采用的是曼彻斯特WDM，这个图都是传输了两千公里，右边这个图形大有效面积和超低衰减表现更优一些，左边这个图，可以看到大有效面积光纤的输入功率更高一些。这个就是中国移动最近做的N×400G的实验，长度是20×100公里，我们这个光纤也是跟中兴的设备商配合，中兴的4×100G的WDM的系统。另外，我们也在跟联通进行80×100G的传输实验，用了长飞的大有效面积低衰减光纤，这个实验还在进行当中。
我们知道我们国家2013年100G开始大规模的应用，主要是用的652D的低衰减光纤，几年以后，400G可能会开始建设，这里面可以用到的光纤，从目前来看，应该还是652D的低衰减，或者是654的大有效面积的低衰减，或者大有效面积超低衰减，或者是在652的超低衰减，这几种光纤之中，刚才李晗博士也讲了，这个实验还再继续进行。
简单的总结一下，我们长飞公司已经为下一代的光网络，光纤解决方案做好了准备。另外，我们会继续跟各大电信运营商合作，进行更多的高速的传输实验，并且进一步改善我们的大有效面积和超低衰减光纤，尤其这两个可能结合在一起，另外进一步改进成本，改进规模供应的一些能力。我的报告就到这里，谢谢大家!
原标题：长飞光纤罗杰：高速网络光纤解决方案
