張曜暉，趙璋卓，張 彬（中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院鄭州分公司，河南鄭州 450007）

0 前言

中國(guó)聯(lián)通擬在省際光纜干線工程建設(shè)中應(yīng)用G.654.E 光纖光纜，并將開(kāi)展G.654.E 光纖光纜的招標(biāo)采購(gòu)工作。在正式招標(biāo)采購(gòu)前，中國(guó)聯(lián)通依據(jù)企標(biāo)對(duì)G.654.E 光纖進(jìn)行了技術(shù)入圍測(cè)試。測(cè)試通過(guò)是后續(xù)中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖光纜采購(gòu)資格審查的必要條件。入圍測(cè)試工作遵從“面向產(chǎn)品、規(guī)則在先、測(cè)試在后、公開(kāi)公正、雙盲測(cè)試”的基本原則開(kāi)展。

2018 年5 月9 日，中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖入圍測(cè)試公告在中國(guó)聯(lián)通采購(gòu)與招標(biāo)網(wǎng)、公開(kāi)招標(biāo)相關(guān)網(wǎng)站、通信新聞相關(guān)網(wǎng)站公布。公告共分為測(cè)試原則、測(cè)試依據(jù)、測(cè)試要求、基本流程、合格標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)試申請(qǐng)材料遞交以及測(cè)試相關(guān)信息7個(gè)部分。

G.654.E光纖入圍測(cè)試公告發(fā)布后，得到了國(guó)內(nèi)外知名光纖廠家的積極響應(yīng)。共有11 個(gè)廠家投放了12種G.654.E 產(chǎn)品參加測(cè)試。每種產(chǎn)品3 個(gè)樣品，共36個(gè)。

測(cè)試達(dá)到了預(yù)期目的。12 種樣品中，最終通過(guò)測(cè)試的樣品有11 種，測(cè)試總體通過(guò)率為92%。通過(guò)測(cè)試的G.654.E 光纖產(chǎn)品，可在中國(guó)聯(lián)通骨干光纜線路中使用。

1 概述

1.1 目前長(zhǎng)途干線傳輸中面臨的問(wèn)題及解決方向

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)、DC高速互聯(lián)以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)流量呈爆炸式增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容速度不斷加快，對(duì)長(zhǎng)途干線提出了超高速傳送的要求。但是，超100G 傳輸系統(tǒng)在現(xiàn)有G.652 上無(wú)電中繼距離受限、設(shè)備投資大，因此，對(duì)傳輸光纖提出了新的要求。

隨著偏振復(fù)用、數(shù)字信號(hào)處理、相干接收和超強(qiáng)糾錯(cuò)編碼技術(shù)等高速傳輸關(guān)鍵技術(shù)的成熟，光纖的色散和偏振模色散不再是系統(tǒng)性能的限制因素，光纖衰減和非線性效應(yīng)成為主要限制因素。通過(guò)降低光纖衰減系數(shù)，減小光纖鏈路總衰減，可以減少EDFA 光放站點(diǎn)，減小光放站引入的ASE 噪聲，從而提升傳輸性能，延長(zhǎng)距離。非線性效應(yīng)是光纖傳輸系統(tǒng)中固有的損傷效應(yīng)，隨著輸入光功率的增加而顯著增加。通常通過(guò)增大輸入光功率，延長(zhǎng)傳輸距離，但是會(huì)引入非線性效應(yīng)損傷，而目前業(yè)內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)非線性效應(yīng)損傷的有效補(bǔ)償。通過(guò)增大光纖有效面積，減小光纖中的能量密度，可以有效降低光纖中的非線性效應(yīng)，從而提升系統(tǒng)傳輸性能，延長(zhǎng)傳輸距離。

因此，當(dāng)前光纖技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢(shì)，第1是降低光纖損耗，第2 是增大有效面積。國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商在選擇長(zhǎng)途干線光纖發(fā)展的技術(shù)路線時(shí)，都傾向于選擇大有效面積與低損耗相結(jié)合的新型光纖，即新型的G.654.E光纖。

1.2 G.654.E光纖標(biāo)準(zhǔn)制訂及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域，自1997 年4 月ITU-T 對(duì)G.654定標(biāo)以來(lái)，經(jīng)過(guò)數(shù)次更新，在2012年的G.654標(biāo)準(zhǔn)中將G.654 光纖分為A、B、C、D 4 個(gè)子類，主要區(qū)別在于MFD 范圍和宏彎性能上，但以上標(biāo)準(zhǔn)中均建議其光纖產(chǎn)品應(yīng)用在海底光纜傳輸系統(tǒng)中。為適應(yīng)陸地用超100 Gbit/s系統(tǒng)，ITU-T自2013年7月開(kāi)始討論G.654.E光纖。在保持與現(xiàn)有陸地用單模光纖基本性能一致的前提下，增大光纖有效面積，同時(shí)降低光纖衰減系數(shù)，從而提升網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。

與ITU-T標(biāo)準(zhǔn)修訂同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通牽頭聯(lián)合長(zhǎng)飛、烽火公司以及其他光纖光纜廠家參與共同編制的G.654 行標(biāo)《截止波長(zhǎng)位移單模光纖特性》已經(jīng)報(bào)送上級(jí)管理部門(mén)審批。該行標(biāo)對(duì)G.654 光纖A、B、C、D、E各子類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了詳細(xì)約定并定義了測(cè)量方法。

行標(biāo)中G.654.E 子類將主要用于干線長(zhǎng)距離傳輸應(yīng)用場(chǎng)景，而由于該標(biāo)準(zhǔn)中模場(chǎng)直徑標(biāo)稱值和容差范圍較大，衰減值也與G.652.D 光纖相當(dāng)，與G.652.D 光纖相比優(yōu)勢(shì)并不明顯。中國(guó)聯(lián)通根據(jù)自身需求，計(jì)劃將G.654.E 光纖作為下一代骨干網(wǎng)建設(shè)的主用光纖，并在行標(biāo)基礎(chǔ)上制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)聯(lián)通G.654.E光纖技術(shù)規(guī)范》。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)歸一化了模場(chǎng)直徑、衰減特性和宏彎損耗等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，滿足了中國(guó)聯(lián)通干線光纜網(wǎng)建設(shè)實(shí)際需要，為培育新型光纖市場(chǎng)，規(guī)范G.654.E 規(guī)格指標(biāo)，擴(kuò)大新型光纖規(guī)模應(yīng)用，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的健康發(fā)展做了極大貢獻(xiàn)。

G.654.E 行標(biāo)與中國(guó)聯(lián)通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。

表1 G.654.E行標(biāo)與中國(guó)聯(lián)通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的施行，規(guī)范了G.654.E 光纖的研發(fā)和生產(chǎn)方向，避免了類似G.655 光纖標(biāo)準(zhǔn)寬泛、兼容性差的情況。

國(guó)內(nèi)外主要光纖生產(chǎn)廠家，如康寧、OFS、長(zhǎng)飛、亨通、中天、烽火、通鼎等，都已研發(fā)并推出G.654.E光纖。中國(guó)聯(lián)通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推出后，各主流光纖廠商積極響應(yīng)，陸續(xù)推出了符合中國(guó)聯(lián)通企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的G.654.E光纖產(chǎn)品。經(jīng)對(duì)各主要光纖廠家G.654.E光纖生產(chǎn)情況調(diào)研，認(rèn)為G.654.E光纖產(chǎn)品已經(jīng)成熟，其技術(shù)規(guī)格和生產(chǎn)能力能夠滿足省際干線光纜網(wǎng)建設(shè)的需要。

1.3 中國(guó)聯(lián)通應(yīng)用G.654.E光纖的必要性

為更好地評(píng)估G.654.E 光纖在陸地應(yīng)用的性能，自2015年起，中國(guó)聯(lián)通與國(guó)內(nèi)外主流光纖光纜供應(yīng)商共同開(kāi)展了現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試驗(yàn)證工作，對(duì)新型光纖技術(shù)的應(yīng)用性能進(jìn)行詳細(xì)論證。

中國(guó)聯(lián)通分別在東部干線網(wǎng)絡(luò)和西部干線網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展試點(diǎn)，其中東部試驗(yàn)網(wǎng)選擇了帶寬需求量大、最有可能優(yōu)先部署400G技術(shù)的山東濟(jì)南—青島段，光纜長(zhǎng)度約430 km；西部試驗(yàn)網(wǎng)選擇了工作環(huán)境復(fù)雜，途徑戈壁灘、天山以及草原的新疆哈密—巴里坤段，光纜長(zhǎng)度約150 km，可以充分驗(yàn)證架空敷設(shè)工藝對(duì)大有效面積光纖的影響及較惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期運(yùn)行的光纜的性能。

實(shí)驗(yàn)證明，400G雙載波PM-16QAM在G.654.E光纖上支持的傳輸距離明顯比G.652.D光纖長(zhǎng)，超低損耗的110 μm2的G.654.E光纖的傳輸距離是現(xiàn)用G.652光纖的1.86倍；超低損耗的130 μm2的G.654.E光纖的傳輸距離是現(xiàn)用G.652光纖的2.3倍。G.654光纖大有效面積帶來(lái)的傳輸性能提升大于光纖損耗帶來(lái)的性能提升，應(yīng)優(yōu)先采用大有效面積G.654光纖，同時(shí)降低G.652光纖衰減系數(shù)。實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如圖1所示。

圖1 G.654.E光纖與G.652光纖400G系統(tǒng)開(kāi)通實(shí)驗(yàn)性能比較

實(shí)驗(yàn)表明，G.654.E光纖通過(guò)降低非線性和衰減提高了傳輸性能，通過(guò)工藝和材料進(jìn)步提高了在工程應(yīng)用中的環(huán)境適應(yīng)性，是一種綜合性能有了較大提高的新一代陸地光纜用光纖。傳輸性能的提高為更加靈活地設(shè)置傳輸系統(tǒng)方案提供可能性。

因此，中國(guó)聯(lián)通決定將G.654.E 光纖作為新一代骨干網(wǎng)主用光纖。

2 中國(guó)聯(lián)通開(kāi)展G.654.E光纖入網(wǎng)測(cè)試情況

中國(guó)聯(lián)通決定在骨干光纜網(wǎng)中應(yīng)用新型G.654.E光纖，從而拉開(kāi)了G.654.E 光纖正式工程應(yīng)用的帷幕。2018 年5 月9 日在中國(guó)聯(lián)通采購(gòu)與招標(biāo)網(wǎng)上發(fā)布了“中國(guó)聯(lián)通G.654.E光纖入圍測(cè)試公告”。

2.1 入網(wǎng)測(cè)試的總體思路

測(cè)試公告中依據(jù)中國(guó)聯(lián)通G.654.E 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，公布了測(cè)試項(xiàng)目和技術(shù)指標(biāo)。采用自愿報(bào)名的方式，歡迎所有能夠生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)的G.654.E 光纖廠家參加入圍測(cè)試。測(cè)試工作遵從“面向產(chǎn)品、規(guī)則在先、測(cè)試在后、公開(kāi)公正、雙盲測(cè)試”的基本原則開(kāi)展。

為保證測(cè)試的公正性，參加測(cè)試的光纖生產(chǎn)廠商將參加測(cè)試的樣品光纖復(fù)繞到組織方提供的標(biāo)準(zhǔn)光纖盤(pán)上，制成標(biāo)準(zhǔn)樣品（每廠家3 個(gè)樣品）。標(biāo)準(zhǔn)樣品為盲樣，每個(gè)樣品有唯一的樣品編號(hào)。參加測(cè)試的3個(gè)樣品中有1個(gè)不滿足技術(shù)指標(biāo)要求即視為未通過(guò)測(cè)試（不合格），并規(guī)定最終結(jié)果由中國(guó)聯(lián)通傳輸專家委員會(huì)認(rèn)定。

2.2 對(duì)G.654.E光纖技術(shù)指標(biāo)要求

中國(guó)聯(lián)通G.654.E光纖的入網(wǎng)測(cè)試檢測(cè)項(xiàng)目包括4個(gè)部分，分別為尺寸參數(shù)、傳輸性能、機(jī)械性能和環(huán)境性能。其指標(biāo)要求符合《中國(guó)聯(lián)通G.654.E光纖技術(shù)規(guī)范》。尺寸參數(shù)測(cè)試項(xiàng)目及具體指標(biāo)要求如表2所示。

表2 尺寸參數(shù)及指標(biāo)要求

傳輸性能測(cè)試項(xiàng)目及具體指標(biāo)要求如表3所示。

表3 傳輸性能及指標(biāo)要求

機(jī)械性能測(cè)試項(xiàng)目及具體指標(biāo)要求如表4所示。

環(huán)境性能測(cè)試項(xiàng)目分為環(huán)境試驗(yàn)后光衰減變化要求和環(huán)境試驗(yàn)后機(jī)械性能要求如表5、表6所示。

表4 機(jī)械性能及指標(biāo)要求

表5 環(huán)境試驗(yàn)后光衰減變化要求

表6 環(huán)境試驗(yàn)后機(jī)械性能變化要求

2.3 國(guó)內(nèi)外參加測(cè)試的廠家介紹

G.654.E 光纖入圍測(cè)試公告發(fā)布后，共有11 個(gè)廠家，投放12 種G.654.E 產(chǎn)品參加測(cè)試（長(zhǎng)飛提供了2 種G.654.E產(chǎn)品）。合計(jì)37個(gè)樣品（每種產(chǎn)品3個(gè)樣品，共36 個(gè)，另外長(zhǎng)飛提供1 盤(pán)G.652.D 光纖做對(duì)照測(cè)試用）。詳細(xì)廠家信息見(jiàn)表7。

表7 報(bào)名參加入圍測(cè)試廠家列表

由表7 可以看到，國(guó)內(nèi)主要光纖生產(chǎn)廠家都已報(bào)名參加本次G.654.E 光纖入圍測(cè)試。本次入圍測(cè)試也是對(duì)致力于研發(fā)G.654.E光纖廠家的激勵(lì)與促進(jìn)。

2.4 測(cè)試過(guò)程

正式測(cè)試從2018 年6 月4 日開(kāi)始，依照公告中的測(cè)試項(xiàng)目對(duì)盲樣進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中對(duì)不合格的測(cè)試盲樣進(jìn)行了多次復(fù)測(cè)確認(rèn)，以排除偶然因素。至2018年8月8日順利完成了全部樣品的測(cè)試。

測(cè)試表明，大部分樣品符合測(cè)試公告中的測(cè)試要求，尚有部分樣品不合格，主要表現(xiàn)在浸水項(xiàng)。經(jīng)研究認(rèn)為，因G.654.E為新型光纖，現(xiàn)有國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其測(cè)試方法規(guī)范尚不完善。考慮到通信行業(yè)的發(fā)展及對(duì)新型光纖研究開(kāi)發(fā)的鼓勵(lì)，決定未通過(guò)測(cè)試項(xiàng)目的廠商可以重新提供光纖樣品，由中國(guó)聯(lián)通組織復(fù)測(cè)。

2018 年10 月18 日完成了新樣品的復(fù)測(cè)，結(jié)果表明，除1個(gè)樣品的翹曲度不合格外，參加復(fù)測(cè)的樣品的所有測(cè)試指標(biāo)都滿足中國(guó)聯(lián)通指標(biāo)要求，其中重點(diǎn)關(guān)注的浸水指標(biāo)都在0.01 dB/km以下，該項(xiàng)指標(biāo)合格。

至此，本次中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖入圍測(cè)試全部完成。

3 測(cè)試結(jié)果分析

3.1 測(cè)試結(jié)果

本次參加測(cè)試共有12種產(chǎn)品，37個(gè)樣品（含1個(gè)作為對(duì)照的G.652.D光纖盲樣）。其中G.652.D光纖模場(chǎng)直徑特征明顯，可以輕易從測(cè)試數(shù)據(jù)中分辨出G.652.D光纖盲樣。其余36個(gè)盲樣中，共有15個(gè)指標(biāo)、10個(gè)樣品不合格，存在同一不合格樣品有多個(gè)項(xiàng)目不合格的情況。15個(gè)不合格指標(biāo)分布在4個(gè)測(cè)試項(xiàng)目中。測(cè)試數(shù)據(jù)如表8所示。不合格總體分布如圖2所示。

圖2 測(cè)試結(jié)果總體分析

3.2 測(cè)試結(jié)果分析

測(cè)試結(jié)果中，共有模場(chǎng)直徑、翹曲、浸水衰減、溫度特性4 類指標(biāo)有樣品不合格。具體結(jié)果如下（表9到表12中的斜杠前后數(shù)據(jù)表示多次測(cè)試）。

表8 測(cè)試數(shù)據(jù)表

a）1 550 nm 模場(chǎng)直徑（指標(biāo)要求：12.5±0.5 μm）。模場(chǎng)直徑不合格項(xiàng)如表9所示。

表9 模場(chǎng)直徑不合格項(xiàng)（單位：μm）

表9 中2 個(gè)盲樣采用多種測(cè)試方法測(cè)試，模場(chǎng)直徑超出指標(biāo)要求上限13 μm。模場(chǎng)直徑為G.654.E 測(cè)試的重要指標(biāo)之一，2 個(gè)樣品全部不符合中國(guó)聯(lián)通G.654.E光纖入圍測(cè)試技術(shù)指標(biāo)要求。

b）翹曲度（指標(biāo)要求：翹曲半徑≥4.0 m）。翹曲半徑不合格項(xiàng)見(jiàn)表10。不合格的主要原因是在拉絲過(guò)程中，光纖在橫截面上密度和熱應(yīng)力的不均勻?qū)е碌摹?/p>

表10 翹曲半徑不合格項(xiàng)（單位：m）

c）浸水后衰減變化值。指標(biāo)要求：在1550 nm衰減變化≤0.05 dB/km；在1 625 nm 衰減變化≤0.05 dB/km。浸水后衰減變化不合格項(xiàng)見(jiàn)表11。

表11 浸水后衰減變化不合格項(xiàng)（單位：dB/km）

由表11 可知，共有9 個(gè)盲樣測(cè)試數(shù)據(jù)不合格，其中“9342173”、“1643217”2 個(gè)樣品結(jié)果較貼近要求指標(biāo)，其余樣品均遠(yuǎn)大于指標(biāo)要求。

d）溫度特性。指標(biāo)要求：在1 550 nm 衰減變化≤0.05 dB/km；在1 625 nm 衰減變化≤0.05 dB/km。溫度特性不合格項(xiàng)見(jiàn)表12。

表12 溫度特性不合格項(xiàng)（單位：dB/km）

3.3 復(fù)測(cè)結(jié)果

測(cè)試不合格項(xiàng)主要集中在翹曲度和浸水實(shí)驗(yàn)上。翹曲度測(cè)試中，其中1 個(gè)樣品經(jīng)過(guò)11 次測(cè)試，4 次大于4 m，7次小于4 m，平均值3.55 m，未達(dá)到4 m 的標(biāo)準(zhǔn)要求，判定為不合格。結(jié)果如表13所示。

表13 光纖翹曲度測(cè)試表（不合格樣品）

浸水實(shí)驗(yàn)是另外1 個(gè)重點(diǎn)測(cè)試項(xiàng)目，由不合格廠家重新提供樣品，共12個(gè)樣品進(jìn)行浸水測(cè)試。浸水測(cè)試周期為30天，測(cè)試結(jié)果如表14所示。

浸水測(cè)試表明，此次參測(cè)樣品浸水指標(biāo)都小于要求的0.05 dB/km，浸水指標(biāo)合格。

表14 浸水樣品測(cè)試數(shù)據(jù)（單位：dB/km）

其他指標(biāo)也都按檢測(cè)要求進(jìn)行了復(fù)測(cè)，2018年11月1 日，復(fù)測(cè)的全部項(xiàng)目完成，所有復(fù)測(cè)樣品中，除1個(gè)樣品的翹曲度指標(biāo)不合格外，其他樣品各項(xiàng)指標(biāo)均滿足中國(guó)聯(lián)通的測(cè)試指標(biāo)要求，通過(guò)了本次復(fù)測(cè)。

4 結(jié)論

隨著未來(lái)超100G傳輸技術(shù)的發(fā)展，中國(guó)聯(lián)通在業(yè)內(nèi)率先啟動(dòng)了G.654.E 光纖的標(biāo)準(zhǔn)化、入圍測(cè)試及工程招標(biāo)工作，為G.654.E 光纖在國(guó)內(nèi)的工程應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟了道路。

參加本次中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖入圍測(cè)試的共11個(gè)廠家12種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品3個(gè)樣品，最終有1個(gè)樣品未能通過(guò)測(cè)試，合格率為97%。按照測(cè)試規(guī)則，參加測(cè)試的3 個(gè)樣品中有1 個(gè)未通過(guò)測(cè)試即視為該產(chǎn)品未通過(guò)測(cè)試，因此，本次入圍測(cè)試未通過(guò)的產(chǎn)品為1 個(gè)，產(chǎn)品的測(cè)試通過(guò)率為92%。

中國(guó)聯(lián)通G.654.E 光纖入圍測(cè)試的順利完成，為下一步中國(guó)聯(lián)通省際干線光纜線路工程中招標(biāo)采購(gòu)G.654.E光纜創(chuàng)造了條件，本次測(cè)試通過(guò)的光纖產(chǎn)品將獲得此次招標(biāo)采購(gòu)的入圍資格。

后續(xù)中國(guó)聯(lián)通將繼續(xù)在北京—上海、上?！獜V州、北京—廣州等光纜新建工程中加快中國(guó)聯(lián)通G.654.E新型光纖的應(yīng)用速度，進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)聯(lián)通基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)先。