张海旭，夹路芳

（北京华麒通信科技有限公司，北京 100082）

1 光纤和光缆

1.1 光纤的分类

第一，按照制造光纤所用的材料不同，主要有塑料光纤、石英光纤。第二，按照光纤芯层折射率分布的不同，可分为阶跃光纤和梯度光纤。阶跃光纤又称包层光纤，其芯层折射率分层均匀分布；梯度光纤又称渐变光纤，其芯层折射率沿径向方向渐变。第三，按照光在光纤中的传输模式可分为多模光纤和单模光纤。多模光纤的纤芯较粗，能够传输多种模式的光，但模式色散较大，限制了光纤的传输距离，一般只有几千米。单模光纤的纤芯很细，只能传输单一模式的光，模式色散很小，适用于远距离通信。常用的光纤规格：单模为8/125 μm、9/125μm、10/125μm；多模为50/125 μm。一般可将光纤分为七大类，如表1所示。

表1 光纤的分类（ITU标准）

1.2 光缆的基本结构

按照光缆缆芯结构的不同光缆可分为三种，分别为层绞式光缆（图1）、骨架式光缆（图2）、中心管式光缆（图3），如表2所示。

图1 层绞式光缆（室外光缆GB/T 7424）

表2 光缆的基本结构（ITU标准）

图2 骨架式光缆（室外光缆GB/T 7424）

图3 中心管式光缆（室外光缆GB/T 7424）

2 超低损光纤及其应用

2.1 超低损光纤

现阶段，光纤的制造技术已经非常成熟，引起光纤损耗的主要机理是吸收和散射。目前，普遍使用的标准G.652光纤是在制作纤芯时掺杂稀土元素锗，这样可以提高纤芯的折射率，使折射率大于包层的折射率，从而保证光在光纤中的传播，但掺锗会提高光纤的散射损耗，光纤损耗无法降低。超低损光纤采用纯二氧化硅作为纤芯，可以大幅度减少散射损耗，降低了光纤的损耗，如表3所示。

2.2 超低损光纤的应用现状

国内陆地上超低损耗光纤最早应用于国家电网青藏直流联网的光缆通信工程。该工程线路全长1 038km，西藏境内425km，青海境内613km，最长中继段为青海境内沱沱河至西藏境内安多县，约295km，线路需要翻越唐古拉山口，地质条件复杂，平均海拔超过5km，自然环境恶劣，最低温度低于-50 ℃。工程竣工后，经过测试，光纤衰减的平均值为0.177 dB/km（常规G.652光纤为0.20～0.22 dB/km），全程链路衰减在53 dB左右。超低损光纤的应用使通信线路在恶劣的环境下具有更高的衰减余量，通信系统的整体性能得到大幅度提升，保障了整个系统的安全运行，为未来网络向更高速率的升级奠定了坚实基础。

国家电网青藏直流联网的光缆通信工程的成功运行，验证了超低损耗光纤作为电力通信超长站距解决方案的可靠性，同时积累了丰富的工程应用经验。目前，已经有多个电力通信项目使用了超低损耗光纤，并且实现了超长跨距的传输，包括新疆与西北主网联网第二通道750kV工程、青藏直流±400kV联网工程、玉树与青海主网联网工程以及哈密南至郑州的±800kV特高压直流输电工程川藏直流工程等，其中哈密南到郑州的线路实现了366km最长跨距的成功传输[1]。

在运营商方面，2015年超低损耗光纤在中国电信江苏公司省内徐州至睢宁干线的铺设和测试已成功完成。测试结果表明，超低损耗光纤和常规G.652光纤有非常好的兼容性，成缆、敷设以及熔接等施工工艺和常规G.652光纤一致，而光纤损耗明显降低。超低损耗光纤在熔接施工完成后的链路衰减值为0.17～0.18 dB/km，远低于普通G.652光纤平均值为0.21～0.22 dB/km的链路衰减值。超低损耗光纤之间的平均熔接损耗为0.02～0.03 dB，与常规G.652光纤一致，超低损耗光纤良好的兼容性保证了施工流程的一致性和最终性能的优异性。这是中国电信首次部署并使用超低损耗光纤，该光放段长度接近105km，采用的是常规干线的管道敷设方式[2]。

2.3 超低损光纤的应用展望

为了满足网络继续升级的需求，业界已经开始转向400 G光传输系统，其中双载波PM-16QAM的实现方式将成为业界主流。400 G双载波PM-16QAM在超低损耗为130 μm²的G.654E光纤上，支持的传输距离大约是普通G.652D光纤的2.3倍。以武汉至广州为例，沿京港澳高速敷设光缆，光缆长度为1 100km左右。使用G.652D光纤时，需在长沙或郴州设置电中继站，但如果使用超低损G.654E光纤，可建设武汉至广州的直达系统。混12芯G.654E光缆每千米造价提升12×240=2 880元。混缆造价增加1 100×2 880=316.8万元，单一传输系统设备投资节省约1 600万元，总体投资节省1 283.2万元。除设备投资外，还可以节省大站设置带来的机房租赁费用、电费和其他配套费用，超低损光纤带来的投资节省非常可观。由此可见，在400 G系统的建设期内，新型超低低损光纤将成为最优选择。

3 光传输领域技术发展趋势

3.1 光传输网的发展现状

国内光传输网络现状及特点详见图4。

3.2 光传输网的发展趋势

（1）国家级干线光缆网的建设由早期直埋、架空单独路由敷设的模式，转变为依托国家高速公路、国家铁路等基础设施为主路由的建设模式。（2）陆缆长距离干线的敷设逐步推广应用气流吹放敷设方式，气吹敷设方式相比传统人工牵引敷设方式可以减少施工工艺对光缆及光纤造成的损伤，可以有效延长光缆的服役寿命。（3）随着海缆制造工艺的提升，海底光缆单盘长已经达到400km区间，有利于实现长距离海缆敷设项目。（4）超低损光纤技术在干线工程中逐步得到应用，超低损光纤的应用为未来网络向更高速率的升级奠定了坚实基础。（5）400 G超大容量波分复用传输系统应用在即，其对光纤光缆的性能指标提出了更高要求。（6）使用量子通信技术的保密干线试验段在京沪之间开通，量子保密通信技术保证了干线传输的整体安全性。（7）跨国光缆网的结构和路由本身的安全性关乎全球的通信安全，多路由高安全的跨国光缆建设成为必然。

4 结 论

经过数十年的发展和建设，国内已经建成了覆盖全国的光传输网。随着“建设信息化强国”和“一带一路”等国家战略的推进，新形势下对通信网的安全提出了更高要求，持续建设和优化光传输网是强壮通信网的基础条件。干线传输领域，通过分析可知，超低损光纤的应用主要与其延伸传输距离的功效密不可分，通过应用实例，充分验证了其可靠性和优异的衰减特性，能够满足400 G系统长距传输的需求和大规模应用，可有效助力建设覆盖全国和连接全球各大洲的下一代光传输网。