G.65光纤

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  近年来,光通信网络已成为现代通信网的基础平台,因而我们敷设的光缆必须能够满足超高速系统要求。从八十年代后,光纤通信逐步从短波长区向长波长区、从多模光纤向单模光纤转移和发展。目前,在光纤骨干传输网中,限制光纤传输的主要因素是:(1)色度色散;(2)偏振模色散;(3)光纤的非线性。根据ITU—T建议,分别先后出现了G.651、G.652、G.653、G.654、G.655等不同类型的光缆,下面具体简介一下。
  1、G.651是多模光缆。多模光纤可按纤芯折射率分布参数g分为A1、A2、A3、A4。详见下表:


  按几何尺寸参数A1光纤又分为A1a、A1b、A1c、A1d;A2光纤又分为A2a A2b A2c A2d;A3光纤又分为A3a、A3b。
  目前市场主要多模光缆为A1a、A1b两类光纤。A1a、A1b光纤衰减常数、带宽、MHz.km参数值如下表。


  G.651的A1a纤芯直径为50±2.5um,传送1000Base—Sx及1000Base—Lx距离均小于550米;G.651的A1b纤芯直径为62.5±2.5um,传送1000Base—Fx小于2000米,传送1000Base—sx小于275米传送1000Base—lx小于550米。G.651多模光缆由于色散及光波幅度衰减的影响只适用于近距离传输要求。特别适用于近期宽带小区内光缆到楼宇的近距离传输。(因为宽带小区内二层至三层交换机多模光口比单模光口大约便宜1/3)。
  2、G.652单模光纤主要分G.652A、G.652B、G.652C三类光纤,又称为色散未移位光纤或普通光纤。模场直径为9.3±0.5um。单模光纤作为一种传输媒介,其作用是将已调光波从发送端传送到接收端,传送模式为HE11模,在整个传输过程中,光波的幅度被衰减,相位被延迟,偏振方向也可能发生变化。
  G.652光纤是1310nm波长性能最佳的单模光纤,它同时具有1550nm和1310nm两个窗口。零色散点位于1310nm窗口,而最佳衰减窗口位于1550nm窗口。在C波段(1530~1565nm)和L波段(1565~1625nm)的色散较大,一般为17~22ps/(nm·km),系统速率达到2.5Gbit/s时,需要进行色散补偿,在10Gbit/s时系统色散补偿成本很大,因此大的色散限制了G.652单模光纤的应用,其经济的传输系统是基于2.5Gbit/s的DWDM系统。目前的DWDM系统也正是基于此,主要在C波段进行波分复用。例如32波80Gb/s速率的系统工作波长范围在1535.82至1560.61nm之间。G.652单模光纤1310nm窗口的衰减在0.3~0.4dB/km,色散系数在0~3.5ps/nm.km。1550nm窗口的衰减在0.19~0.25dB/km,色散系数在15~20ps/nm.km。过去我们在G.652开通的PDH系统,利用的都是1310nm零色散窗口,而SDH系统则全面移向1550nm最佳衰减窗口。由于G.652光纤在1550nm窗口色散较大,严重限制了高速光缆系统的开通,因此也限制了G.652光纤的进一步发展。
  G.652A为最常用的普通光纤,G.652B为改进后的PMDQ通常能低于0.5ps/km光纤,工作波长可延伸到1600nm区。G.652C光纤为低水峰单模光纤。(水吸收峰具体范围在1383nm附近)低水峰单模光纤适合于密集波分复用。在我国有少量使用。
  3、G.653色散位移光纤。G.653色散位移光纤在C波段和L波段的色散一般为0~3.5ps/(nm·km),在1550nm是零色散,系统速率可达到20Gbit/s和40Gbit/s,是单波长超长距离传输的最佳光纤。但是,由于其零色散的特性,在采用DWDM扩容时,会出现非线性效应,导致信号串扰,产生四波混频(FWM),因此不适合采用DWDM。虽然曾经采用过,但今后不会再发展。
  4、G.654光纤。G.654光纤是截止波长位移单模光纤。是1550nm窗口损耗最小光纤。主要用于需要很长再生段距离的海底光纤通信。但其不能很大幅度地增加光纤系统容量,在我国的陆地光缆中没有使用过。
  5、G.655非零色散光纤。G.655非零色散光纤也叫无零色散光纤在C波段的色散为1~6ps(nm·km),在L波段的色散一般为6~10ps/(nm·km),色散较小,避开了零色散区,既抑制了四波混频(FWM),也可采用DWDM扩容,开通高速20Gbit/s和40Gbit/s系统。G.655可以使有效面积扩大到一般光纤的1.5~2倍,大有效面积可以降低功率密度,减小光纤的非线性效应(光纤的非线性效应主要通过增加光纤的有效面积或减少入纤光功率等方式来减少),是用于骨干传输网较理想的光纤,G.655光纤模场直径为10.0±0.5um。
  G.655光纤通过改善光纤折射率剖面,使零色散点向1550nm窗口移动,从而与光纤的最小衰减窗口获得匹配,使1550nm窗口同时具有最小色散和最小衰减,它在1550nm窗口的典型参数为:衰减系数<0.25dB/km,与G. 653光纤相比,避开了零色散区,维持了一个起码的色散值,避免了严重的四波混频现象,从而可以比较方便地开通多波长DWDM系统。另一方面,色散值又不是太大,可传送10Gbit/s、20Gbit/s等高速系统。
  由于ITU一TG.655建议中只要求色散的绝对值为1.0~6.0ps/nm.km,对于它的正负并没有明确规定,因而G. 655光纤的工作区色散既可以为正值,也可以为负值。G. 655光纤成功地克服了G. 652光纤的色散受限和G.653无法进行波分复用的缺点,升级比较灵活,满足了TDM电路交换网络和DWDM两种发展方向的要求。在目前业务量需求不大的情况下,可以采用WDM的2.5Gb/s×4(8、16、32)或TDM的10Gb/s两种方式进行扩容。根据零色散点和模场直径的不同,现在市场上的G.655光纤主要有3种,即SMF-LS光纤、真波光纤和大有效面积LEAF光纤。   SMF-LS光纤的零色散点处于1570nm附近,在1530~1565nm区域,光纤的色散值都为负值,处于-3.5~-0.1ps/nm.km之间,系统工作于色散“负区”值。色散负区也有其有利的一面,需要色散补偿时。因是负色散,因而采用常规的G.652光纤就可实现色散补偿。SMF-LS光纤在越洋海缆中得到较广泛的应用。
  “真波光纤”的零色散点在1530nm以下的短波长区。在1530~1565nm的光放大区,色散系数在1.3~5.8ps/nm. km。使用“真波光纤”时,系统工作在光纤的色散“正区”,在这一区域,自相位调制效应SPM可以压缩脉冲宽度,从而有利于减轻色散的压力。
  LEAF光纤是一种大有效面积非零色散位移光纤。与普通G.655光纤一样,它也对光纤的零色散点进行了移动,使1530~1565nm区间的色散值保持在1.0~6.0ps/nm. km,色散为正值,避开了零色散区,维持了一个起码的色散值。LEAF光纤因增加了光纤的模场直径,从普通光纤的8.0μm左右增加到10.0μm,从而增加了光纤的有效面积。在相同的入纤功率时,降低了光纤中传播的功率密度,减少了光纤非线性系数,在相同的中继距离时,减少了非线性干扰。
  G.655光纤与G.652光纤的比较:从技术性能上看,G. 655光纤色散不大,可以开通10Gb/s以上系统。同时能保持较小的色散系数,以有效避免四波混频影响,开通DWDM系统。在不需要色散补偿的情况下,既可以采用基于10Gb/s速率的DWDM方式进行扩容,也可以以基于2.5Gb/sDWDM系统进行扩容。而G.652光纤则很大程度上受限于光纤1550nm窗口较大的色散,目前主要以2.5Gb/s×N的方式进行扩容。从目前建设情况看,G.652光纤已是现成光缆,大部分DWDM系统都是基于2.5Gb/s×N的方式进行。例基于2.5Gb/s的40Gb/s、80Gb/sDWDM系统。从价格上看,G.655光纤似乎比G.652光纤稍贵一些,但成缆后只是1.1~1.2倍左右。考虑到G. 652光纤开通10Gb/s波分复用系统时的局限性,系统成本远高于G.655上的10Gb/s系统。即使是基于2.5Gb/s的波分复用系统,G.655光纤的低色散也可以允许更长的无再生中继距离,节省SDH中继器,降低整个系统造价。因而无论是基于2.5Gb/s,还是基于10Gb/s的DWDM系统,G.655光纤的系统成本都低于G.652光纤上的系统。因此G.655光纤是下一代光纤发展与应用的方向。
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