G.652和G.655光纖組合應(yīng)用應(yīng)注意的問(wèn)題

前言

　　截至2004年底，全國(guó)光纜線(xiàn)路總長(zhǎng)度達(dá)到338.4萬(wàn)km，長(zhǎng)途光纜線(xiàn)路長(zhǎng)度為64.6萬(wàn)km。 其中，絕大部分光纜線(xiàn)路采用了G.652和G.655光纖，僅有極少量的光纜線(xiàn)路采用了G.653光纖。G.652和G.655光纖從開(kāi)始應(yīng)用到廣泛應(yīng)用的20多年發(fā)展歷程中，經(jīng)過(guò)了幾代產(chǎn)品的更新?lián)Q代，現(xiàn)在網(wǎng)上的光纜線(xiàn)路已是幾代同堂。因此，在光通信系統(tǒng)組網(wǎng)應(yīng)用中勢(shì)必會(huì)碰到不同品種、不同品牌、不同年代、不同子類(lèi)的產(chǎn)品組合在一個(gè)網(wǎng)上應(yīng)用的問(wèn)題。

1 G.652和G.655光纖技術(shù)的演變情況

　　隨著通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)傳輸帶寬的需求日益劇增，光傳輸設(shè)備的單波長(zhǎng)傳輸速率也從開(kāi)始應(yīng)用的低速率，迅速提高到現(xiàn)在的10 Gbit/s，甚至40 Gbit/s，同時(shí)對(duì)光纖也提出了更高的要求。因此，光通信系統(tǒng)的技術(shù)和產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代推動(dòng)了光纖技術(shù)的迅速演變和發(fā)展，這一點(diǎn)僅從G.652和G.655光纖標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新就可以得到證明。

1.1 G.652光纖

　　1984年，ITU-T制定了G.652單模光纖光纜的第一個(gè)版本，經(jīng)過(guò)1988、1992、1996、2000和2003年的5次修改，又于2005年進(jìn)行了第6次修改，形成了目前的最新版本（第七版本）。在第六版本中將G.652光纖派生分為G.652A、G.652B、G.652C、G.652D，共4個(gè)子類(lèi)。

　　G.652光纖是最先在網(wǎng)上應(yīng)用的單模光纖，是通信網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛、數(shù)量最多的一種光纖。由于G.652光纖開(kāi)發(fā)得較早，因此，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)也非常成熟，不管是哪一個(gè)廠(chǎng)商生產(chǎn)的光纖，其一致性都比較好。廣東電信長(zhǎng)途線(xiàn)路局對(duì)不同廠(chǎng)商的G.652光纖進(jìn)行了對(duì)接試驗(yàn)，結(jié)果表明熔接衰減都比較小。廣東省電信工程公司對(duì)網(wǎng)上使用的不同廠(chǎng)商、不同時(shí)期的光纖色散進(jìn)行了普遍測(cè)試，結(jié)果表明，色散值比較穩(wěn)定，1 550 nm波長(zhǎng)的色散基本上都不超過(guò)18 ps/（nm·km）。這就為傳輸網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)及建設(shè)帶來(lái)極大方便。

1.2 G.655光纖

　　G.655光纖是1994年專(zhuān)門(mén)為新一代光放大密集波分復(fù)用傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造的新型光纖。1996年，ITU-T制定了G.655非零色散位移單模光纖光纜的特性標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本，在短短的幾年中，經(jīng)過(guò)2000和2003年2次修改，形成了目前的最新版本（第三版本）。最新的標(biāo)準(zhǔn)將G.655光纖分成G.655A、G.655B、G.655C，共3個(gè)子類(lèi)。

　　G.655光纖是近幾年市場(chǎng)需求推動(dòng)下研制的新產(chǎn)品，相對(duì)G.652光纖而言技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不十分成熟，考慮到所有廠(chǎng)商的利益，它的模場(chǎng)直徑和色散的標(biāo)準(zhǔn)訂得比較寬松。不同廠(chǎng)商可以根據(jù)各自的工藝和技術(shù)制造出滿(mǎn)足寬松標(biāo)準(zhǔn)的不同產(chǎn)品，因此，產(chǎn)品具有多樣性（不同的有效截面和色散配置），這就給使用者帶來(lái)了一定的麻煩。

2 光纖組合應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 G.652光纖組合應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　G.652光纖的產(chǎn)品一致性非常好，線(xiàn)路維護(hù)中可以用不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品互相替換使用。但是到目前為止，網(wǎng)上應(yīng)用的光纖不是單一的G.652光纖，而是有不同時(shí)期、不同廠(chǎng)商制造的多種子類(lèi)光纖。傳輸網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)碰到多種子類(lèi)混合應(yīng)用的情況，這時(shí)應(yīng)根據(jù)構(gòu)成傳輸系統(tǒng)中各傳輸段實(shí)際應(yīng)用的光纖子類(lèi)，按就低不就高的原則，以G.652A或G.652B的主要技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一考慮。

　　光纖線(xiàn)路的衰減一般要求進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，按測(cè)量結(jié)果進(jìn)行功率預(yù)算。

　　1 550 nm波長(zhǎng)的色度色散可以統(tǒng)一按18 ps/（nm·km）進(jìn)行色散預(yù)算。如果是在C+L波段開(kāi)波分復(fù)用系統(tǒng)，其最大波長(zhǎng)的色散可以按20 ps/（nm·km）進(jìn)行色散預(yù)算。

2.2 G.655光纖組合應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　不同時(shí)期、不同廠(chǎng)商的G.655光纖組合應(yīng)用的情況和G.652光纖的情況相差較大。例如，G.655光纖的模場(chǎng)直徑為（8～11）±0.7　μm，比G.652光纖的模場(chǎng)直徑要求寬松了許多；G.655光纖的色散可正可負(fù)，最小值可大可小，可以任意配置。各廠(chǎng)商可以根據(jù)設(shè)備的具體情況和生產(chǎn)技術(shù)水平，制定自己產(chǎn)品的主要技術(shù)性能指標(biāo)。有的廠(chǎng)商為爭(zhēng)奪市場(chǎng)，不斷推出有別于其他廠(chǎng)商的所謂技術(shù)亮點(diǎn)（技術(shù)參數(shù)不同），因此，造成現(xiàn)在網(wǎng)上所用的G.655光纖存在以下問(wèn)題：

　　a） 不同廠(chǎng)商產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)（模場(chǎng)直徑和色散系數(shù)）不一樣。

　　b） 同一廠(chǎng)商、但不同時(shí)期產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)（模場(chǎng)直徑和色散系數(shù)）不一樣。

　　c） 同一廠(chǎng)商、同一時(shí)期的不同子類(lèi)產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)（色度色散和偏振模色散系數(shù)）有差異。

　　因此，組網(wǎng)時(shí)碰到不同時(shí)期、不同廠(chǎng)商的G.655光纖混合應(yīng)用，或不同時(shí)期、同一廠(chǎng)商的產(chǎn)品混合應(yīng)用，或同一時(shí)期、同一廠(chǎng)商的不同子類(lèi)產(chǎn)品混合應(yīng)用時(shí)，應(yīng)根據(jù)各傳輸段的實(shí)際應(yīng)用光纖的情況，特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　a） 設(shè)計(jì)中做功率預(yù)算時(shí)，凡是G.655光纖，無(wú)論是大有效截面，還是小有效截面的光纖，都要特別注意設(shè)備與線(xiàn)路連接中有一個(gè)容易被忽視的衰減問(wèn)題。目前，光通信設(shè)備的光收發(fā)器件引出連接件的光纖基本上都采用G.652光纖。由于G.652光纖的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有對(duì)1 550 nm波長(zhǎng)的模場(chǎng)直徑做出規(guī)定，但通過(guò)測(cè)試得知G.652光纖在1 500 nm波長(zhǎng)的模場(chǎng)直徑在10.5 μm左右，比大有效截面的G.655光纖的模場(chǎng)直徑還要大許多。就是說(shuō)設(shè)備與線(xiàn)路連接中總會(huì)存在一個(gè)G.655光纖與G.652光纖連接損耗大的問(wèn)題。連接損耗的大小將在2.3節(jié)中討論。

　　b） 光纜線(xiàn)路的色度色散通常比較穩(wěn)定，它不會(huì)由于施工或使用環(huán)境變化而改變。設(shè)計(jì)組網(wǎng)時(shí)應(yīng)盡量避免不同色散系數(shù)的光纖混用在同一個(gè)傳輸段落，因?yàn)?，在采用補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，由于不同光纖的色散斜率不同，會(huì)增加補(bǔ)償技術(shù)的難度。但在實(shí)際組網(wǎng)中，經(jīng)常會(huì)碰到不同廠(chǎng)商的產(chǎn)品、不同時(shí)期建設(shè)的光纜在同一個(gè)網(wǎng)上應(yīng)用。由于G.655光纖色散的標(biāo)準(zhǔn)比較寬松，給不同的廠(chǎng)商有許多選擇，因此，造成不同廠(chǎng)商、不同時(shí)期、不同子類(lèi)的產(chǎn)品，其色度色散的不一致（同一波長(zhǎng)的色散最大值不同、色散斜率不同）。此種情況，最好的解決辦法是實(shí)地測(cè)試。

　　在做長(zhǎng)距離高速數(shù)字傳輸通信系統(tǒng)的色度色散預(yù)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)地測(cè)量結(jié)果進(jìn)行。

　　c） 光纜線(xiàn)路的偏振模色散影響因素較多，不僅受光纜本身的影響，也與應(yīng)用環(huán)境有很大關(guān)系。通常應(yīng)該進(jìn)行實(shí)地勘查和PMD測(cè)試，根據(jù)實(shí)測(cè)值進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.3 G.652和G.655光纖混合應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　G.652和G.655光纖混合應(yīng)用不僅會(huì)有2.2節(jié)b）款所列的問(wèn)題，而且還有一個(gè)截止波長(zhǎng)不同的問(wèn)題，因此，通常不提倡這二種光纖混合應(yīng)用的做法。實(shí)際上，為了充分利用現(xiàn)有資源，運(yùn)營(yíng)商往往要求采用二種光纖混合應(yīng)用的做法。下面談幾點(diǎn)混合應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題。

2.3.1 功率預(yù)算應(yīng)注意的問(wèn)題

　　不論G.652和G.655光纖以什么樣的方式連接（活連接或熔接），連接損耗都會(huì)受到不同模場(chǎng)直徑產(chǎn)生的影響。

　　理論上，模場(chǎng)直徑差異產(chǎn)生的附加連接損耗可以用式（1）計(jì)算。

　　L=-20lg■■+■ （1）

式中：

　　Ma——A光纖的模場(chǎng)直徑

　　Mb——B光纖的模場(chǎng)直徑

　　例如，A光纖的模場(chǎng)直徑為8.4 μm（1 550 nm），B光纖的模場(chǎng)直徑為9.7 μm（1 550 nm），根據(jù)式（1）可得到理論上的附加連接損耗約為0.09 dB。這個(gè)值與接頭損耗雙向測(cè)試值代數(shù)和的平均值比較接近。但實(shí)際傳輸?shù)墓庑盘?hào)不是從A流向B，就是從B流向A，影響傳輸?shù)氖菃我环较虻膿p耗。其單向的損耗要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于理論值。筆者曾做過(guò)熔接試驗(yàn)，用模場(chǎng)直徑為9.6 μm的大有效截面積（72 μm2）和模場(chǎng)直徑為8.0 μm的小有效截面積（50 μm2）的G.655光纖分別與G.652光纖（在1 550 nm波長(zhǎng)時(shí)，其模場(chǎng)直徑為10.5 μm，有效截面為85 μm2左右）進(jìn)行熔接。

　　大有效截面G.655光纖與G.652光纖熔接，1 550 nm波長(zhǎng)時(shí)，平均熔接損耗為0.58 dB，最大熔接損耗為0.60 dB。

　　小有效截面 G.655光纖與G.652光纖熔接，1 550 nm波長(zhǎng)時(shí)，平均熔接損耗為1.71 dB，最大熔接損耗為1.89 dB（相當(dāng)于9 km光纖的衰減）；1 310 nm波長(zhǎng)時(shí)，平均熔接損耗為2.31 dB，最大熔接損耗為2.42 dB。

　　盡管在光纜線(xiàn)路施工中，接頭損耗是以雙向測(cè)試值代數(shù)和的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的，但在實(shí)際傳輸中，這個(gè)單向損耗是實(shí)實(shí)在在存在的，不能被平均掉。

　　從光信號(hào)單一方向的傳輸來(lái)看，接頭1處光信號(hào)從大有效截面的光纖流向小有效截面的光纖，事實(shí)上是存在一個(gè)大的衰減；而接頭2處光信號(hào)從小有效截面的光纖流向大有效截面的光纖，此處不會(huì)產(chǎn)生增益。OTDR測(cè)試的負(fù)衰減值，只不過(guò)反映該接頭處的衰減變化率，并不意味著有增益。最好的情況是沒(méi)有衰減，即衰減為0。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)功率預(yù)算時(shí)，應(yīng)充分注意這個(gè)問(wèn)題。

　　a） 如果G.655光纖線(xiàn)路的衰減是以O(shè)TDR測(cè)試結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)，則應(yīng)根據(jù)所用G.655光纖的模場(chǎng)直徑大小，選擇相應(yīng)的最大值，來(lái)扣減功率預(yù)算的指標(biāo)。

　　b） 如果G.655光纖線(xiàn)路的衰減是采用穩(wěn)定光源和光功率計(jì)以直讀法測(cè)試，由于這種測(cè)試的連接方式基本相同，其測(cè)試結(jié)果已包含了光信號(hào)從大有效截面的光纖流向小有效截面的光纖所引起的衰減，因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可直接采用測(cè)試結(jié)果，不需考慮扣減功率預(yù)算的指標(biāo)。

　　如果采用OTDR以及穩(wěn)定光源和光功率計(jì)兩種方法進(jìn)行測(cè)量，將會(huì)發(fā)現(xiàn)這兩種方法的測(cè)試結(jié)果有較大的差別。

2.3.2 色度色散預(yù)算應(yīng)注意的問(wèn)題

　　傳輸系統(tǒng)有可能由不同品種（G.652和G.655）的光纜傳輸段（光放段）組成。正如前面所說(shuō)，光纜線(xiàn)路的色度色散通常比較穩(wěn)定，它不會(huì)由于施工或使用環(huán)境變化而發(fā)生變化。其色度色散預(yù)算可按以下幾點(diǎn)考慮：

　　a） 凡是由G.652光纜組成的傳輸段，其1 550 nm波長(zhǎng)的色度色散統(tǒng)一按18 ps/（nm·km）考慮，C+L波段的最大波長(zhǎng)的色度色散可按20 ps/（nm·km）考慮。

　　b） 凡是能確定所用的G.655光纜是采用哪一個(gè)光纖廠(chǎng)商、何時(shí)生產(chǎn)的哪個(gè)子類(lèi)的光纖，并能掌握其色散參數(shù)的，可按其標(biāo)稱(chēng)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，否則只能逐段實(shí)地測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　c） 根據(jù)傳輸方向相關(guān)傳輸段的每段光纜線(xiàn)路總色散之和，核算色散對(duì)傳輸距離的限制。

2.3.3 偏振模色散預(yù)算應(yīng)注意的問(wèn)題

　　光纜線(xiàn)路偏振模色散（PMD）的大小，除了與光纖質(zhì)量和光纜結(jié)構(gòu)內(nèi)在的原因有決定性的直接關(guān)系外，還與光纜在敷設(shè)和使用過(guò)程中周?chē)h(huán)境等因素有關(guān)。因此，即使在光纜線(xiàn)路工程竣工資料中已明確記錄了竣工時(shí)的光纖鏈路的偏振模色散值，也不能以此數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)楣饫|線(xiàn)路在運(yùn)行中會(huì)不斷地受到外界條件的改變而變化。例如路由的改遷、線(xiàn)路故障的修復(fù)或同管道路由上其他線(xiàn)纜的施工而造成光纖線(xiàn)路位置的移動(dòng)等。因此，光纖傳輸系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)時(shí)，必須做偏振模色散的實(shí)地測(cè)量，以測(cè)量結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　在傳輸系統(tǒng)中由于色散的影響，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)延差達(dá)到一個(gè)比特周期的0.3倍時(shí)，將引起1 dB的功率損失。而PMD的測(cè)量值是一個(gè)平均值，偏振摸的瞬時(shí)值有可能達(dá)到平均值的3倍。這樣，為了保證由于PMD的瞬時(shí)最大值影響造成功率損失也不超過(guò)1 dB，那么，取定PMD平均值造成脈沖展寬必須小于一個(gè)比特周期的0.1倍來(lái)考慮。因此，在核算偏振模色散對(duì)傳輸距離的制約時(shí)，應(yīng)根據(jù)傳輸系統(tǒng)的最高傳輸速率，計(jì)算其一個(gè)比特的周期（T），以及根據(jù)實(shí)地測(cè)量鏈路的偏振模色散系數(shù)（PMDQ），按式（2）計(jì)算光纖鏈路的偏振模色散受限的最大傳輸距離（D）。

　　D=■■ （2）

2.3.4 關(guān)于截止波長(zhǎng)應(yīng)注意的問(wèn)題

　　截止波長(zhǎng)描述的是光纖從多模轉(zhuǎn)變?yōu)閱文５哪且慌R界波長(zhǎng)點(diǎn)。一般光纖的截止波長(zhǎng)應(yīng)該低于系統(tǒng)的工作波長(zhǎng)。

　　在ITU建議中，G.652光纖的截止波長(zhǎng)應(yīng)不大于1 260 nm， G.655光纖的截止波長(zhǎng)應(yīng)不大于1 450 nm。就是說(shuō)，G.652光纖不僅可以單模工作在1 310 nm波長(zhǎng)，也可以工作在1 550 nm波長(zhǎng)。但G.655光纖卻只能單模工作在1 550 nm波長(zhǎng)。而不保證在1 330 nm波長(zhǎng)能單模工作。

　　正由于上述理由，傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)盡可能避免出現(xiàn)G.652和G.655光纖混合組網(wǎng)的情況發(fā)生。但由于運(yùn)營(yíng)商實(shí)際資源的緊缺和市場(chǎng)需求的緊迫，有時(shí)是回避不了的，不得不采用G.652和G.655光纖混合組網(wǎng)。凡遇到G.652和G.655光纖混合組網(wǎng)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

　　a） G.652和G.655光纖混合組網(wǎng)，是一個(gè)應(yīng)急的過(guò)渡措施，在資源條件許可時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

　　b） G.652和G.655光纖混合組網(wǎng)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)只在1 550 nm波長(zhǎng)工作，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功率預(yù)算、色度色散預(yù)算和偏振模色散預(yù)算可參照2.3.1~2.3.3條。

　　c） 當(dāng)無(wú)法回避需要在G.652和G.655光纖混合組成的傳輸網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)在1 310 nm波長(zhǎng)上傳送。例如A、B、C三點(diǎn)原來(lái)已有G.652光纜線(xiàn)路，并在1 331 nm波長(zhǎng)上開(kāi)通了STM-4傳輸系統(tǒng)。因業(yè)務(wù)發(fā)展需要，運(yùn)營(yíng)商要求充分利用原有設(shè)備，將該系統(tǒng)延伸到D， C、D之間原為G.655光纜線(xiàn)路。

　　由于G.655光纖在1 310 nm波長(zhǎng)上不能保證單模工作，如果延伸到D，首先可能會(huì)引入一個(gè)模式色散，或發(fā)生非線(xiàn)性問(wèn)題，其次是G.655光纖在1 310 nm波長(zhǎng)的色度色散可能較大。這兩個(gè)問(wèn)題都將使傳輸系統(tǒng)的性能?chē)?yán)重劣化。作為工程設(shè)計(jì)，如果沒(méi)有充分的數(shù)據(jù)去驗(yàn)證其可行，筆者認(rèn)為不能這樣去做。但如果設(shè)備廠(chǎng)商愿意提供設(shè)備，作為試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)還是可以的。建議運(yùn)營(yíng)商和設(shè)備商進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)，試驗(yàn)成功后再正式用于工程建設(shè)中。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　光纜線(xiàn)路是壽命較長(zhǎng)的基礎(chǔ)資源，隨著時(shí)間的推移、市場(chǎng)需求和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)，網(wǎng)上的光纜品種勢(shì)必會(huì)越來(lái)越多。因此，由不同品種、不同年代、不同廠(chǎng)商、不同子類(lèi)的光纖光纜產(chǎn)品構(gòu)成的光纖線(xiàn)路混合組網(wǎng)應(yīng)用肯定會(huì)經(jīng)常發(fā)生。本文只是根據(jù)實(shí)踐體會(huì)談了一點(diǎn)看法，僅作參考。