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【秒懂承載】熱點(diǎn)技術(shù)名詞——“空芯光纖”

2023/12/27
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今日和文檔君一起學(xué)習(xí)技術(shù)名詞:空芯光纖(Hollow-core fiber)—— 一種新型傳輸媒介 。

Q:什么是空芯光纖?

A:空芯光纖(HCF,Hollow-core fiber),以空氣為傳輸介質(zhì),替代傳統(tǒng)以“玻芯“作為傳輸媒介的光纖。

憑借超低時(shí)延、超低非線性、潛在的超低損耗及更寬的通帶帶寬等特性,空芯光纖可以助力OTN系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大的傳輸容量、更遠(yuǎn)的傳輸距離、更小的傳輸時(shí)延。

Q:為什么需要空芯光纖?

A:眾所周知,近半個(gè)世紀(jì)以來,以“單模光纖”系統(tǒng)為代表的光網(wǎng)絡(luò),憑借其“大容量、低功耗、低時(shí)延”等優(yōu)勢,一直是通信世界堅(jiān)實(shí)的聯(lián)接底座。

然而,石英(玻璃)作為光纖纖芯材質(zhì),具有本征極限,包括容量瓶頸及性能極限。

容量瓶頸方面:受石英材質(zhì)的通道帶寬制約,單纖單模C+L波段容量的上限約為100Tbps,即使擴(kuò)展O/S/U波段,仍然無法突破P級別。

性能極限方面:包括非線性、衰減、時(shí)延等均存在理論極限,從而限制了傳輸性能(如距離、時(shí)延)的進(jìn)一步提升。

近幾年隨著空芯光纖相關(guān)技術(shù)的不斷突破,預(yù)測未來空芯光纖系統(tǒng)在傳輸容量、距離及時(shí)延方面將會得到全面提升,成為超低時(shí)延場景如數(shù)據(jù)中心算力網(wǎng)絡(luò)等的最優(yōu)選擇,也將優(yōu)先在這些場景實(shí)現(xiàn)試商用。

Q:空芯光纖 VS 玻芯光纖?

A:與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的玻芯光纖對比,空芯光纖在以下幾個(gè)方面具有顯著優(yōu)勢:

低時(shí)延:光主要在近乎空氣孔的芯區(qū)傳輸,折射率比實(shí)芯玻璃低,傳輸速度更快,時(shí)延從5us/km下降至3.46us/km,傳輸時(shí)延相比于現(xiàn)有光纖系統(tǒng)降低30%。對于當(dāng)前及未來時(shí)延敏感業(yè)務(wù)傳輸非常重要。

超低非線性:空芯光纖的非線性效應(yīng)比常規(guī)玻芯光纖的非線性效應(yīng)低3到4個(gè)數(shù)量級,使得入纖光功率可以大幅提高,從而提升傳輸距離。

業(yè)界各設(shè)備廠家包括中興通訊基于這一特性已展開相關(guān)光系統(tǒng)研究,如128QAM高階調(diào)制及高功率放大器技術(shù)等,預(yù)期至少可提升系統(tǒng)容量及傳輸距離2倍以上。

潛在的超低損耗:目前空芯光纖可實(shí)現(xiàn)損耗為0.174dB/km,與現(xiàn)有最新一代玻芯光纖性能持平。

同時(shí),空芯光纖在通信窗口理論最小極限可低至0.1dB/km以下,比普通玻芯光纖的理論極限0.14dB/km更小。

超寬工作頻段:隨著空芯光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不斷優(yōu)化,可以提供超過1000nm的超寬頻段,輕松支持O,S,E,C,L,U等波段。

Q:空芯光纖業(yè)界應(yīng)用進(jìn)展?

A:鑒于空芯光纖的技術(shù)優(yōu)點(diǎn),目前國內(nèi)外高校及光纖領(lǐng)域公司均已展開相關(guān)研究。

國內(nèi):高校包括北京大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、北京理工及暨南大學(xué)等,光纖領(lǐng)域公司如長飛等。

國際:最知名的為南安普頓大學(xué)子公司lumenisity(已被微軟公司收購),2022年將空芯光纖衰減系數(shù)降低至0.174dB/km,代表著業(yè)界最高技術(shù)水平。

當(dāng)然,受限于空芯光纖技術(shù)的成熟度,包括光纖性能提升(衰減系數(shù)的下降)、制造工藝的成熟度及標(biāo)準(zhǔn)的完善等,目前主要以測試及科研為主。

如2021年,英國電信宣布在英國電信實(shí)驗(yàn)室與Lumenisity公司和全球網(wǎng)絡(luò)公司Mavenir合作,一起測試10km長的空芯光纖光纜。

2022年國內(nèi)運(yùn)營商聯(lián)合光纖及設(shè)備廠家也在進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的研究性測試。

因此預(yù)測其走上商用之路仍需一段時(shí)間。



	

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中興通訊股份有限公司,是全球領(lǐng)先的綜合通信解決方案提供商,中國最大的通信設(shè)備上市公司。主要產(chǎn)品包括:2G/3G/4G/5G無線基站與核心網(wǎng)、IMS、固網(wǎng)接入與承載、光網(wǎng)絡(luò)、芯片、高端路由器、智能交換機(jī)、政企網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心、手機(jī)及家庭終端、智慧城市、ICT業(yè)務(wù),以及航空、鐵路與城市軌道交通信號傳輸設(shè)備。

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