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一文了解G.652光纤各个子类的主要区别及应用

2021-01-17 10:32
一丁一卯
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1 前言

G.652光纤是最早使用的单模光纤类型,也目前通信网中使用量最大的光纤。无论是长途网、本地网还是接入网,G.652光纤都是绝对的主角,其总体使用量的占比超过95%。

G.652光纤分为a、b、c、d四个子类,那么,各个子类之间有什么区别呢?这得从光纤的衰耗特性和光纤的PMD(偏振模色散)系数说起。

2 光纤的衰耗特性

常规单模光纤的衰耗系数是随波长变化的,如下图所示。由于光纤材料中氢氧根离子的影响,导致光纤在1383nm波长处的衰耗比较大,在图中会显示一个波峰,通常被称为“水峰”。所以,通信系统一般会避开1383nm波长这个区域。

常规单模光纤中从1260nm~1675nm(除去1380nm区域)波长范围都具备良好的衰耗特性,因此,ITU-T把单模光纤通信系统划分为O、E、S、C、L、U几个光波段,各波段的波长范围见下图。

在以上几个波段中,除了E波段,其它几个波段都可以用于通信。这本来没什么,但还是有个叫朗讯的公司看不下去了,他们在1998年愣是发明了一种光纤,这种光纤在E波段的衰耗曲线是平坦的,如下图所示。这种光纤在O、E、S、C、L、U光波段都可以用于通信,所以,这种光纤也被称为全波光纤,或低水峰光纤。

3 光纤的PMD系数

光纤是通过拉丝塔拉出来的,就像拉面一样,光纤的截面不是完全规则的圆形,这就导致光信号在单模光纤中传输时,基模所含有的两个相互垂直的偏振模会以不同的速率传播,从而到达光纤另一端时就存在一个时间差,这就是偏振模色散,简称PMD,如下图所示。光纤单位长度上的时间差就称为PMD系数。

当通信速率较低时,PMD还不足以影响系统传输。随着传输速率的提升,PMD则成为影响传输距离的重要因素。PMD系数、传输速率和传输距离的关系见下表。

显然,光纤的PMD系数越小越好,当前国标中PMD系数建议不超过0.2ps/√km,实际光纤产品的PMD系数一般不超过0.1ps/√km。

4  G.652光纤的分类

G.652的各个子类主要从光纤的衰耗特性和PMD参数两个维度来区分的,如下表所示。

5 G.652光纤的应用

PMD系数较大的光纤类型显示不能满足速率越来越高的传输需求,所以,随着光纤制造工艺的提升,G.652A和G.652C也就逐渐被市场淘汰了。

当前市场对G.652B和G.652D光纤均有需求,由于G.652D和G.652B光纤价格相差无几,所以,G.652B光纤的销售占比很低(不足G.652光纤总销量的5%)。

虽然G.652D光纤是全波光纤,但光通信好像本没太多必要用那么多波段。例如,当前的DWDM主要在C波段开80波,多少年来,也没有用到S和L波段;而且,受光纤非线性效应的限制,波分系统中所能承载的波道数是有限的,面向DWDM的应用,全波光纤完全没有必要性。

为了配合全波光纤的使用,ITU-T在2002年发布了CWDM标准,将单模光纤的全波段划分成18个波长,每个波长的波道间隔为20nm,如下图所示。

(图片来源自公众号:本地承载网技术支撑)

但由于CWDM与DWDM相比并没有什么优越性,所以,在G.652D光纤和CWDM的标准发布后近20年,E波段也鲜有实际应用。直到近两年,随着采用CWDM技术的无源波分在C-RAN(集中式无线接入网)承载中的广泛使用,G.652D光纤的优势才有了充分体现。

图/文:老丁头

一丁一卯,专注于通信管线和宽带接入工程技术交流与分享

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