光纤光缆新技术为数字经济赋能

光纤光缆新技术为数字经济赋能
光电通信 2023-12-01 17:36 发表于上海 听全文
以下文章来源于TOEM 光电通信论坛 ，作者韩宇峰


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作   者：韩宇峰 吴迪

公   司：江苏亨通光电股份有限公司

摘   要：随着信息化、网络化、智能化的建设，加快推进数字经济势在必行，光纤光缆作为数字信息通信的重要载体，新型光纤光缆产品助力数字经济快速发展，支撑数字网络基础建设起到关键作用。

关键词：光纤光缆；数字经济；超大芯数光缆；多芯光纤

一、数字经济概述

党的二十大报告提出“加快持续推进新型数字基础设施建设，加快实体经济数字化、网络化、智能化升级，是加快发展数字经济、促进数字经济和实体经济深度融合的前提。要加快推进新型数字基础设施建设，包括5G网络、工业互联网、云计算平台、大数据中心以及基础软件等方面的建设，夯实数字经济和实体经济深度融合的基础。建设网络强国、数字中国，加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合”。

今年以来，我国“东数西算”工程8个国家算力枢纽新开工数据中心近70个，其中，西部新增数据中心建设规模同比翻了一番，至此，国家算力网络体系架构初步形成，数字基础设施建设不断取得新突破。

2021年10月18日，习近平总书记在主持中共中央政治局第三十四次集体学习时再次强调要加快新型基础设施建设，加强战略布局，加快建设高速泛在、天地一体、云网融合、智能敏捷、绿色低碳、安全可控的智能化综合性数字信息基础设施，打通经济社会发展的信息“大动脉”。

二、数字经济对光纤光缆的需求

数字经济的实现离不开基础网络的建设和发展，“东数西算”工程是我国实现数字经济的重要载体，通过打造数据中心、云计算和大数据一体化的超级算力网络体系，构筑国家新型基础设施骨架，赋能数字经济高质量发展。东数西算网络布局空间跨度大，数据传输更为频繁，用户对时延要求更高，现有骨干网络的性能难以胜任。事实上随着数据流量不断增长，传统承载网的数据传输和带宽压力不断增加，骨干网传输速率将从100G不断向400G／800G等更高速率升级。因此，提前部署支持400G、800G系统的光纤光缆产品是建设高速信息网络的基础。但是，现网中使用的G.652D光纤已经无法满足未来光传输网络超高速率、超大容量、超长距离的传输需要。

三、新型光纤支撑数据快速传输

1、OM5光纤扩容数据中心

随着数据信息交换、计算、存储需求的不断增加，数据中心数据流量将快速增长，光纤作为数据传输的主要媒介，对其传输速率、传输容量提出了更高的要求。OM5多模光纤作为新一代光纤，具有较好的扩展性和灵活性，带宽性能由传统OM4光纤的850nm拓宽到953nm，可利用4波长波分复用（SWDM4）技术，在一根多模光纤上同时传输四个波长，将多模光纤传输容量提高至原来的4倍，同时传输距离较OM4提高了50%，在提升数据中心链路的传输速率与传输距离方面具有显著优势，且整体成本和功耗都远低于单模光纤，因此，OM5多模光纤在未来400G/800G/1T等超大型数据中心有广泛的应用前景。

2、超低损大有效面积G.654E光纤应用

国家战略工程“东数西算”空间跨度大，数据传输频繁，时延要求高，现有网络性能难以支撑，未来光网络将向400G、800G演进， G.654E光纤可显著提升400G WDM等高速系统中继传输距离，可构建超高速超长距大容量骨干光网络，服务“东数西算战略落地”，未来需求量将大幅增加。

G.654E光纤比传统G.652D光纤有效面积更大、衰减更低，1550nm窗口传输损耗可小于0.160dB/km，特别适用于大容量干线传输，减少中继，降低网络运维成本。目前已大量在国内三大运营商干线网络中得到应用。

3、多芯光纤提升传输能力

由于单模光纤受限于非线性和放大器的带宽限制，通信容量已经接近极限(100Tb/s)。多芯光纤能够成倍地提高光纤传输容量，通过扩展光纤的纤芯数和支撑C+L波段传输，极大提高单根光纤利用率，是下一代大容量光纤通信发展趋势。多芯光纤是在同一包层内有多个独立的纤芯，采用掺氟包层折射率剖面结构，实现长距离低串扰的空分复用光信号传输。

多芯光纤是一种在共同的包层区中存在多个独立纤芯的新型光纤，具备低损耗、高强度、低串扰、兼容C+L波段等优异性能。该光纤通过采用掺氟包层折射率剖面结构，能够实现长距离低串扰的空分复用光信号传输，基于空分复用理念的多芯光纤，在一根光纤中同时传输多路光信号，可极大地提高通信容量，以突破普通单模光纤传输容量极限。 随着空分复用技术和多芯光纤技术的发展，多芯光纤将是未来重要的光纤发展方向。

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四、新一代光缆产品支撑网络建设

1、光缆发展趋势

在数字经济的带动下，大规模数据中心和干线网络的不断提升，在压缩布线空间的同时对线路容量提出了越来越高的需求。减小光缆体积、减少布线空间占用，以及降低成本和提升运维便利性成为亟待解决的迫切问题。借助于200μm甚至更小直径的光纤、微型束管、网状光纤带等新型产品和结构生产出的高密度、大芯数光缆，未来可在数据中心布线中产生较多的应用需求。

2、超细气吹微缆技术

随着光网络的不断建设，运营商对管道的空间利用率、施工效率等提出了更高的要求，气吹微缆的应用很好的缓解了这一问题，随着应用端对于传输速度需求的不断提升，光通信容量需求也在不断提高。利用小尺寸200um或180um光纤可以实现超细气吹微缆的产品应用，利用原有的气吹微管，光纤密度可以提升100%甚至更高，以288芯气吹微缆为例，光缆外径可以由9.4mm减小至6.5mm，光缆外径减小30.8%，光纤密度由4.1芯/mm2提升至8.6芯/mm2，光纤密度提升了110%。

3、柔性光纤带技术

在电缆火灾中，电缆不仅要受到大火的冲击，还要受到建筑物的构建以及其他物体的倒塌带来的冲击振动，在火灾发生的同时

光纤间歇性交错粘结，组成网状光纤带，光纤带的柔韧性显著提升，光纤带可以弯曲成圆形状态，允许弯曲半径更小，由于圆形光纤带一方面可以充分利用光纤带的可弯曲性能实现光纤密度的提升，另一方面可以实现光纤带整体接续的功能从而实现大芯数光缆快速施工的需求。利用柔性光纤带技术可以相同芯数下光缆外径下降约30%，光纤密度提升约97%，光缆中光纤容积率可达8芯/mm2。

4、微束管成缆技术

利用特制的弹性体材料作为高密度光纤子单元的外护套材料，可以将子单元的壁厚控制在0.1mm左右，手撕即可实现子单元外护套分离。另外结合小尺寸光纤（≤200μm)技术及多芯一体制造技术（24或36芯/每管制造技术），相关技术制备的微束管光缆将大大提升了光纤密度大，相比同类型光缆外径更小，施工更加便捷，可比传统结构光缆节省40%空间，节省50%的施工时间。

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五、总结

随着信息化社会的持续性发展，光纤网络扩容部署也在同步进行，导致基础设施资源趋于紧缺，新型光纤和光缆的制造技术可以有效提高空间资源利用率，降低建设、维护和用户使用成本，加快推动全球5G通信建设，助力智慧城市建设，极大的促进和保障了全球光纤通信的发展。



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