一束玻璃，萬物互聯(lián)--光纖助力塑造光網(wǎng)絡(luò)新未來

  ICC訊 50多年前，康寧公司發(fā)明了第一根低損耗光纖，從此點(diǎn)燃了改變世界通信革命的火花。今天，在世界各地光纖的鋪設(shè)量已經(jīng)超過了50億芯公里，光纖塑造的網(wǎng)絡(luò)將你我萬物緊密相連。早在1970年，沒有人能預(yù)料到我們?nèi)缃裨谡Z音、數(shù)據(jù)、視頻和流媒體傳輸方面取得的驚人進(jìn)步。由光纖實(shí)現(xiàn)的新技術(shù)，引領(lǐng)我們進(jìn)入全新的信息時(shí)代，同時(shí)也賦予了未來無限可能。康寧公司作為光通信行業(yè)領(lǐng)先的端到端解決方案供應(yīng)商之一，將在這篇文章中與您分享我們對(duì)于光纖行業(yè)下一個(gè)50年的發(fā)展和突破機(jī)遇的觀點(diǎn)。

全球及中國(guó)光纖市場(chǎng)的現(xiàn)狀和面臨的機(jī)遇挑戰(zhàn)

  2020年席卷全球的新冠疫情對(duì)于光纖市場(chǎng)而言，既有機(jī)遇，也有挑戰(zhàn)。就短期的影響來說，疫情導(dǎo)致全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展減速甚至倒退，原材料漲價(jià)，物流周期延長(zhǎng)，成本激增，人員隔離等都對(duì)光纖光纜的生產(chǎn)和及時(shí)供應(yīng)帶來巨大的挑戰(zhàn)，而疫情嚴(yán)重的地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)施工項(xiàng)目推遲或取消，也影響了光纖光纜的短期需求。但從長(zhǎng)期角度看，這場(chǎng)疫情也推動(dòng)了遠(yuǎn)程辦公，遠(yuǎn)程教育等的迅速發(fā)展，甚至改變了人們的生活方式，以至寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)的重要性日益突出。目前，全球光纖光纜的需求因?yàn)楣叹W(wǎng)寬帶、5G以及數(shù)據(jù)中心等建設(shè)的加速，開始迅速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2021年光纖光纜的需求量與去年相比將增加10%以上，并保持穩(wěn)步上升。預(yù)計(jì)到2023年，全球光纖需求量將超過6億芯公里，這對(duì)所有光纖生產(chǎn)企業(yè)都是一個(gè)重要的機(jī)遇。

  從供需關(guān)系角度看，全球光纖產(chǎn)能過剩的情況正在改變。光纖需求的快速增長(zhǎng)使得光纖產(chǎn)能的利用率快速回升。隨著高成本產(chǎn)能的閑置和缺乏競(jìng)爭(zhēng)力的光纖預(yù)制棒、光纖光纜企業(yè)陸續(xù)退出市場(chǎng)，進(jìn)一步促使本地和全球的產(chǎn)能和需求實(shí)現(xiàn)更好的平衡。

  展望未來的中國(guó)光纖預(yù)制棒、光纖光纜市場(chǎng)，5G建設(shè)、固網(wǎng)寬帶、政企專線、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等將繼續(xù)拉動(dòng)國(guó)內(nèi)光纖需求。國(guó)家政策的引領(lǐng)將加速經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，2021 年 3 月 24 日，工信部發(fā)布《“雙千兆”網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023 年)》，2021 年 4月 6日，住建部等部門發(fā)布關(guān)于《加快發(fā)展數(shù)據(jù)家庭提高居住品質(zhì)的指導(dǎo)意見》，2021 年 5 月 24 日，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布《全國(guó)一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系 算力樞紐實(shí)施方案》，以及2021 年 7 月 12 日，工信部聯(lián)合十部委發(fā)布《5G 應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)計(jì)劃(2021-2023 年)》，這些政策對(duì)于光纖光纜企業(yè)都是利好因素。我們認(rèn)為領(lǐng)先的中國(guó)制造商將繼續(xù)在中國(guó)市場(chǎng)占據(jù)重要地位，在保持強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，通脹效應(yīng)、正常的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及對(duì)實(shí)現(xiàn)合理經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)的關(guān)注也將繼續(xù)推動(dòng)中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展。

光纖未來發(fā)展的方向和新的應(yīng)用領(lǐng)域

  隨著5G/F5G時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量和傳輸帶寬正在快速增長(zhǎng)，通信行業(yè)在不斷尋求更高速率通信技術(shù)的同時(shí)也不得不面臨香農(nóng)定理的限制，構(gòu)建高速率、高密度的光纖光纜網(wǎng)絡(luò)仍然是解決網(wǎng)絡(luò)帶寬快速增長(zhǎng)需求的重要手段。從深海到桌面，不同應(yīng)用場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)各有不同，也對(duì)光纖提出了不同的要求。

  在接入網(wǎng)場(chǎng)景中，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)、光纖到屋、光纖到物的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的密度也在快速增加，運(yùn)營(yíng)商正在尋求建設(shè)大芯數(shù)、高密度的光纜網(wǎng)絡(luò)，以提升管道利用率和安裝施工的便利性。同時(shí)隨著近兩年中國(guó)運(yùn)營(yíng)商千兆寬帶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，中國(guó)正在邁入10G PON時(shí)代。在10G PON下行工作的1,575nm長(zhǎng)波段附近，傳統(tǒng)G.652.D光纖對(duì)于小半徑彎曲更加敏感。伴隨接入網(wǎng)中接入點(diǎn)數(shù)量的持續(xù)增加，光纜出現(xiàn)因非規(guī)范施工而引起的小半徑彎曲的情況將可能增多。這意味著在傳統(tǒng)施工條件下，光纜網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)維護(hù)余量降低甚至故障的情況將增多。為應(yīng)對(duì)以上問題，我們認(rèn)為具有G.657.A1/A2類抗彎性能，支持高密度、高芯數(shù)、小型化光纜設(shè)計(jì)，同時(shí)能與現(xiàn)網(wǎng)大量G.652.D光纖兼容的新型光纖將成為接入網(wǎng)光纖發(fā)展的新衡量標(biāo)準(zhǔn)。

  在運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)途干線中，伴隨著接入網(wǎng)城域網(wǎng)流量的快速增長(zhǎng)，長(zhǎng)途干線網(wǎng)絡(luò)容量也面臨著越來越大的壓力。為了在提高網(wǎng)絡(luò)速率的同時(shí)降低每比特成本，運(yùn)營(yíng)商在采用高階調(diào)制編碼方式，新型放大器和檢測(cè)方式等手段提升頻譜效率的同時(shí)，需要有新型的光纖對(duì)這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)更好的承載，以保持長(zhǎng)途干線的超長(zhǎng)傳輸距離需求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明兼具大有效面積、超低損特性的G.654.E光纖，能有效降低系統(tǒng)非線性，提升系統(tǒng)信噪比，是運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建超400G長(zhǎng)途干線光網(wǎng)絡(luò)的首選光纖。

  伴隨著近年來日益增長(zhǎng)的國(guó)際通信需求，全球?qū)Ｑ蠊饫|系統(tǒng)容量的需求也在不斷提升。在海洋光纜系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)中，為提升系統(tǒng)帶寬容量，傳統(tǒng)的方式是提升發(fā)射功率和放大功率，保持系統(tǒng)工作在非線性區(qū)域，實(shí)現(xiàn)單纖容量的最大化，因而要求海底光纖有更低的衰減和更大的有效面積(150μm2)。隨著海洋網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于多芯對(duì)的空分復(fù)用(SDM)技術(shù)的線性海纜系統(tǒng)正成為海洋通信的發(fā)展方向，通過降低單芯功率、增大光纖芯對(duì)數(shù)，從而提升整根光纜的系統(tǒng)容量，降低單位比特成本。康寧的分析數(shù)據(jù)表明，更低衰減系數(shù)，適中有效面積(82-115 μm2)和更小外徑尺寸的光纖，是SDM海底通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高光纜系統(tǒng)容量和更低單位比特成本的關(guān)鍵。

  電力通信系統(tǒng)的發(fā)展也需要新型光纖的支持。中國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，超高壓電力網(wǎng)及通信網(wǎng)在很多地區(qū)需要穿越山川、峽谷、甚至戈壁荒漠。在這些惡劣的環(huán)境，中繼站的選址和供電將面臨巨大的挑戰(zhàn)和很高的成本，所以通常都是采用超長(zhǎng)跨距的無光中繼站方案建設(shè)傳輸網(wǎng)絡(luò)?；赟MF-28® ULL超低損光纖加拉曼放大器的方案可以支持超長(zhǎng)跨距的信號(hào)傳輸，減少中繼站的數(shù)量，降低整體成本。而隨著網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷增長(zhǎng)，電力通信光纜正朝著大芯數(shù)、高密度方向發(fā)展，因而新一代彎曲優(yōu)化ULL光纖能提供更低的衰減系數(shù)，更好的彎曲特性，更小的外徑尺寸是在這一應(yīng)用場(chǎng)景下給光纖演進(jìn)提出的新要求。

  數(shù)據(jù)中心已成為現(xiàn)代生活的引擎，內(nèi)部的光網(wǎng)絡(luò)連接呈現(xiàn)高速率、高密度的發(fā)展趨勢(shì)，連接距離從幾米到幾百米不等。多模光纖連接方案使用更低功耗的激光器，在能耗和成本方面具備明顯優(yōu)勢(shì)，因而在數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部連接中廣泛應(yīng)用。超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的連接正向400Gb/s的速率演進(jìn)，要求多模光纖能夠提供更高的傳輸帶寬和更好的帶寬均勻性。新建數(shù)據(jù)中心大部分采用Spine&Leaf結(jié)構(gòu)，以東西向數(shù)據(jù)流量為主，光纜的連接數(shù)量和連接密度都大幅提高，面對(duì)受限的室內(nèi)安裝施工環(huán)境，需要在保證光纖傳輸性能的同時(shí)提升光纖的抗彎曲性能，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、提升安裝效率，節(jié)省時(shí)間、空間和維護(hù)成本。

光纖產(chǎn)品如何支持面向未來的需求

  過去50多年中光纖發(fā)展異常迅速，康寧一直處于光纖革新之旅中每次重大創(chuàng)新的前沿。如今，我們正在為不斷增長(zhǎng)的細(xì)分市場(chǎng)提供多樣化的光通信解決方案，從海洋到桌面的全場(chǎng)景各系列光纖產(chǎn)品，適應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的光傳輸需求。

  · 面向城域網(wǎng)接入網(wǎng)的抗彎曲低損耗光纖

  SMF-28e+® BB光纖，簡(jiǎn)稱BB光纖，是彎曲性能優(yōu)化的升級(jí)版G.652.D光纖，面向下一代接入網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，在兼容現(xiàn)網(wǎng)G.652.D光纖的同時(shí)，宏彎性能優(yōu)于G.657.A1標(biāo)準(zhǔn)。在F5G時(shí)代，這款光纖能顯著降低復(fù)雜施工安裝條件下的故障率，提高光纜網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，節(jié)省網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本。康寧提供242/200μm兩種外徑尺寸的BB光纖，支持高密度、大芯數(shù)、小型化的光纜設(shè)計(jì)與制造。

  SMF-28® Contour光纖，是康寧2021年最新推出的面向城域網(wǎng)接入網(wǎng)的高性能抗彎曲、低損耗光纖。在BB光纖的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化抗彎性能和衰減性能，宏彎性能達(dá)到G.657.A2標(biāo)準(zhǔn)，衰減系數(shù)小于0.18dB/km, 同時(shí)傳輸性能、模場(chǎng)直徑等指標(biāo)與G.652.D光纖完全兼容。康寧提供242μm/190μm兩種外徑尺寸，助力運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建下一代高品質(zhì)、高性能、高密度、大芯數(shù)城域/接入光網(wǎng)絡(luò)。

  · 面向運(yùn)營(yíng)商長(zhǎng)途干線的超低損、大有效面積光纖

  TXF®光纖，符合G.654.E標(biāo)準(zhǔn)，提供125μm2的大有效面積和0.17dB/km的超低損性能，相較傳統(tǒng)G.652.D光纖，在大幅降低光纖衰減系數(shù)的同時(shí)，支持超50%的入射光功率，有效提升鏈路OSNR和Q值，是幫助運(yùn)營(yíng)商構(gòu)建下一代超400G長(zhǎng)途干線光網(wǎng)絡(luò)的首選。

  · 超低損耗的海底光纖

  Vascade® EX2000光纖，是康寧海洋光纖產(chǎn)品系列中衰減系數(shù)最低的光纖，在1550nm衰減低至0.150dB/km，有效面積115μm2，可提供252μm/200μm兩種外徑尺寸，適用于跨海洋超長(zhǎng)距高速率的SDM線性光纜系統(tǒng)。

  · 電力通信網(wǎng)領(lǐng)域超低損彎曲優(yōu)化光纖

  彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL光纖，是康寧推出面向電力長(zhǎng)途通信網(wǎng)的新一代超低損、彎曲性能優(yōu)化光纖。此款光纖衰減系數(shù)小于0.16dB/km, 模場(chǎng)直徑與傳統(tǒng)G.652光纖兼容，能助力電力長(zhǎng)途通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)跨距的無中繼傳輸通信。彎曲優(yōu)化的SMF-28® ULL在傳統(tǒng)超低損光纖的基礎(chǔ)上提升了光纖的彎曲性能至G.657.A1類光纖的標(biāo)準(zhǔn)，提供242μm/200μm兩種外徑尺寸產(chǎn)品，能更好地適應(yīng)電力通信網(wǎng)絡(luò)光纜大芯數(shù)、小型化、高密度的需求。

  · 數(shù)據(jù)中心多模光纖

  ClearCurve®多模光纖，將彎曲性能和帶寬優(yōu)勢(shì)結(jié)合到一起，是數(shù)據(jù)中心安裝中最具成本效益的解決方案。ClearCurve®多模光纖具有最佳系統(tǒng)可靠性，降低了宕機(jī)時(shí)間。憑借比標(biāo)準(zhǔn)多模光纖高10 倍之多的業(yè)界最佳宏彎性能，ClearCurve®多模光纖可以提升空間利用率、增加密度、降低擁擠和改善管理和空氣流通，同時(shí)節(jié)省施工安裝的時(shí)間和成本。康寧先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和精確的測(cè)量方法為客戶提供高性能和高帶寬均勻性的光纖，在高速率系統(tǒng)中依舊保持卓越的傳輸性能。

  成熟的應(yīng)用案例分享

  案例1 SMF-28® ULL光纖在電力超長(zhǎng)距的應(yīng)用

  國(guó)家電網(wǎng)青藏直流聯(lián)網(wǎng)的光纜通信工程中應(yīng)用了超低損耗光纖方案。該線路全長(zhǎng)1038公里，最長(zhǎng)跨段從沱河至安多，長(zhǎng)約295公里。線路需要翻越海拔超過5000米唐古拉山口，最低溫度低于零下60℃，自然環(huán)境惡劣，地質(zhì)條件復(fù)雜。為保障系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，采用了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖等多種先進(jìn)技術(shù)，避免了在山口區(qū)域設(shè)立中繼站的困難。工程施工(光纜鋪設(shè)，光纖熔接等)完成后，通信系統(tǒng)整體性能大幅提高，不僅可以應(yīng)對(duì)惡劣的環(huán)境變化，而且能滿足維護(hù)和網(wǎng)絡(luò)未來升級(jí)的需要。

  青藏線近十余年的成功穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖作為電力通信超長(zhǎng)站距解決方案的可靠性，積累了豐富的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。后續(xù)在多個(gè)特高壓重點(diǎn)線路得到廣泛使用，包括為烏東德，白鶴灘等國(guó)家重點(diǎn)水電站配套的輸電線路中都有康寧超低損耗光纖的身影。目前康寧SMF-28® ULL超低損耗光纖已作為電力超長(zhǎng)距通信系統(tǒng)傳輸不可或缺的重要技術(shù)。

  案例2 TXF®光纖在運(yùn)營(yíng)商超大容量系統(tǒng)的應(yīng)用

  隨著視頻等大帶寬業(yè)務(wù)劇增，運(yùn)營(yíng)商的骨干網(wǎng)絡(luò)也面臨著更高帶寬需求的壓力。康寧TXF®光纖超低損耗和大有效面積的特性, 比G.652 光纖延長(zhǎng)系統(tǒng)傳輸距離60%以上，滿足400G乃至未來800G+等超高速率、超大容量、超長(zhǎng)距離光傳輸網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要，降低客戶為延長(zhǎng)系統(tǒng)傳輸距離的巨額設(shè)備投資。目前中國(guó)電信上?！獜V州的長(zhǎng)途干線，中國(guó)聯(lián)通的京漢廣長(zhǎng)途干線等項(xiàng)目均已開始鋪設(shè)ITU-T G.654.E光纖，建設(shè)下一代高速骨干網(wǎng)。康寧也有幸與合作伙伴一起參與這些重大項(xiàng)目建設(shè)，康寧所提供的TXF®光纖，傳承了康寧光纖一貫的優(yōu)異性能和高可靠性，適應(yīng)各種嚴(yán)苛的環(huán)境要求，為客戶建設(shè)可靠的骨干網(wǎng)絡(luò)提供保障。

  如今，走過50多年發(fā)展歷程的成熟光纖市場(chǎng)又迎來了下一個(gè)增長(zhǎng)高峰。隨著全球光纖到戶和5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的推進(jìn)，帶動(dòng)了光纖需求的迅猛增長(zhǎng)，成為光纖行業(yè)的主要增長(zhǎng)引擎。通過不斷優(yōu)化產(chǎn)品和工藝，引領(lǐng)技術(shù)創(chuàng)新，投資新的產(chǎn)能，支持客戶的長(zhǎng)期增長(zhǎng)計(jì)劃，康寧已經(jīng)做好了在下一個(gè)光網(wǎng)絡(luò)新藍(lán)海蓬勃發(fā)展的準(zhǔn)備。

  作者：周曉棟 康寧光通信大中國(guó)區(qū)商務(wù)運(yùn)營(yíng)及業(yè)務(wù)戰(zhàn)略副總裁