“東數西算”助推光纖升級換代，G.654.E光纖迎來高(gāo)速增長(cháng)

早在2016年(nián)10月，國(guó)家就強調要加強信息基礎設施建設，推動互聯網和(hé)實體經濟深度融合，加快傳統産業數字化、智能化、做(zuò)大做(zuò)強數字經濟，拓展經濟發展新空間，并指出要建設全國(guó)一(yī)體化的(de)國(guó)家大數據中心，推進技術融合、業務融合、數據融合，實現跨層級、跨地(dì)域、跨系統、跨部門、跨業務的(de)協同管理(lǐ)和(hé)服務。2021年(nián)10月，習近平總書記在主持中共中央政治局第三十四次集體學(xué)習時再次強調，要加快新型基礎設施建設，加強戰略布局，加快建設高(gāo)速泛在、天地(dì)一(yī)體、雲網融合、智能敏捷、綠色低(dī)碳、安全可(kě)控的(de)智能化綜合性數字信息基礎設施，打通經濟社會發展的(de)信息“大動脈”。

數字經濟和(hé)東數西算

     數字經濟是以數據資源為(wèi)關鍵要素，以現代信息網絡為(wèi)主要載體，以信息通信技術融合應用、全要素數字化轉型為(wèi)重要推動力，促進公平與效率更加統一(yī)的(de)新經濟形态。當前數字經濟發展速度之快、輻射範圍之廣、影響程度之深前所未有，正推動生産方式、生活方式和(hé)治理(lǐ)方式深刻變革，成為(wèi)重組全球要素資源、重塑全球經濟結構、改變全球競争格局的(de)關鍵力量。“十三五”時期，我國(guó)深入實施數字經濟發展戰略，不斷完善數字基礎設施，加快培育新業态新模式，推進數字産業化和(hé)産業數字化取得積極成效。2021年(nián)3月，《中華人民共和(hé)國(guó)國(guó)民經濟和(hé)社會發展第十四個五年(nián)規劃和(hé)2035年(nián)遠景目标綱要》提出，“十四五”時期，我國(guó)數字經濟轉向深化應用、規範發展、普惠共享的(de)新階段，要加快構建全國(guó)一(yī)體化大數據中心體系，強化算力統籌智能調度，建設若幹國(guó)家樞紐節點和(hé)大數據中心集群。

圖1 東數西算樞紐節點布局

2022年(nián)2月，國(guó)家發展改革委高(gāo)技術司宣布8個國(guó)家算力樞紐節點和(hé)10個國(guó)家數據中心集群完成批複，全國(guó)一(yī)體化大數據中心體系完成總體布局設計，“東數西算”工程正式全面啓動（見圖1）。所謂“數”指數據，“算”是算力，即對數據的(de)處理(lǐ)能力，“東數西算”是通過構建數據中心、雲計算、大數據一(yī)體化的(de)新型算力網絡體系，将東部算力需求有序引導到西部，優化數據中心建設布局，促進東西部協同聯動。按照大數據中心全國(guó)一(yī)體化布局，8個國(guó)家算力樞紐節點将作為(wèi)我國(guó)算力網絡的(de)骨幹連接點，發展數據中心集群，開展數據中心與網絡、雲計算、大數據之間的(de)協同建設，并作為(wèi)國(guó)家“東數西算”工程的(de)戰略支點，推動算力資源有序向西轉移，促進解決東西部算力供需失衡問題。

東數西算幹線光纖的(de)選擇

     “東數西算”網絡布局空間跨度大，數據傳輸更為(wèi)頻繁，用戶對時延要求更高(gāo)，現有骨幹網絡的(de)性能難以勝任。事實上随着數據流量不斷增長(cháng)，傳統承載網的(de)數據傳輸和(hé)帶寬壓力不斷增加，骨幹網傳輸速率将從100G不斷向200G/400G等更高(gāo)速率升級。根據預測（見圖2），未來2年(nián)，超100G網絡在整體市場份額中将超過60%，并且400G+将成為(wèi)超100G網絡的(de)主流應用。中國(guó)移動研究院專家表示，從骨幹網層面來看，單波400G即将開啓，并進入長(cháng)周期。因此，提前部署支持200G、400G系統的(de)光纖光纜産品是建設高(gāo)速信息網絡的(de)基礎。但現網中使用的(de)G.652光纖，已經無法滿足未來光傳輸網絡超高(gāo)速率、超大容量、超長(cháng)距離(lí)的(de)傳輸需要。

圖2.全球超100G網絡市場預測

從技術層面看，增加網絡容量的(de)有效方式是提高(gāo)頻譜效率，如(rú)通過高(gāo)階調制或者提高(gāo)單波的(de)波特率等方式，将現在的(de)100G網絡升級為(wèi)200G甚至更高(gāo)的(de)速率如(rú)400G。然而提升頻譜效率的(de)這些方式都會導緻系統對光信噪比更高(gāo)的(de)要求，從而降低(dī)系統的(de)傳輸距離(lí)，這極大的(de)限制了長(cháng)途傳輸網絡的(de)性能。當網絡向更大容量升級時，若采用常規方式則需要使用更多的(de)中繼站或拉曼放大器，但這些方式将導緻額外高(gāo)額的(de)投資。事實上提高(gāo)網絡傳輸性能是一(yī)個系統工程，如(rú)400G長(cháng)距離(lí)傳送面臨香農極限、高(gāo)波特率器件（高(gāo)速、高(gāo)性能）、超寬頻譜資源技術（C+L）等關鍵挑戰。解決香農極限難題的(de)手段就是提高(gāo)光信噪比，一(yī)般有三個途徑：一(yī)是增大光纖的(de)有效面積Aeff，目的(de)是提升入纖功率；二是降低(dī)光纖鏈路衰耗；三是降低(dī)光纖放大器噪聲系數。因此業界開始探讨使用更具有性價比的(de)新型光纖技術來支持高(gāo)速傳輸系統，兼具有超低(dī)損耗和(hé)大有效面積特性的(de)光纖可(kě)以支持高(gāo)速系統傳輸更遠距離(lí)和(hé)更長(cháng)跨段。2016年(nián)ITU-T讨論通過了G.654.E光纖标準，這種新型的(de)光纖與常規G.652光纖相比，有效面積更大，截止波長(cháng)更長(cháng)，對C波段的(de)傳輸性能進行了優化，也具有支持未來L波段的(de)能力。從超高(gāo)速傳輸技術發展來看，兼具低(dī)非線性效應（大有效面積）和(hé)低(dī)衰減系數的(de)G.654.E光纖是200G、400G及未來Tbit/s超高(gāo)速傳輸技術的(de)首選光纖，這在業內(nèi)已成為(wèi)共識。

     在建立400G光系統的(de)過程中，光纖依然是最基礎的(de)資源，為(wèi)了配合400G時代的(de)開啓，需要加快G.654.E新型光纖的(de)應用、并完善工程部署規範要求，而這一(yī)觀點也在日前召開的(de)“2022中國(guó)光通信高(gāo)質量發展論壇”400G技術專場活動中，再一(yī)次被提及。中國(guó)聯通研究院網絡技術研究中心總監、教授級高(gāo)工王光全表示，400G将是光網絡超100G時代的(de)重要速率選擇，也将成為(wèi)“東數西算”的(de)重要運力之一(yī)，G.654.E光纖可(kě)以顯著提升400G WDM等高(gāo)速系統無電中繼傳輸距離(lí)，應加快推動G.654.E光纖在骨幹長(cháng)途光網絡的(de)應用部署，構建超高(gāo)速超長(cháng)距大容量骨幹光網絡，服務國(guó)家“東數西算”戰略的(de)落地(dì)；中國(guó)電信股份有限公司研究院工程師呂凱表示，400G是下一(yī)代骨幹傳輸演進的(de)重要方向，G.654.E 光纖相比較G.652.D光纖，可(kě)有效提升傳輸距離(lí)，可(kě)在骨幹網絡中推廣應用；中國(guó)移動研究院基礎網絡技術研究所副所長(cháng)張德朝表示，算力網絡在架構、帶寬、業務、時延等方面對光傳送網提出新的(de)需求，光網絡需轉型升級構建承載算力的(de)光底座。這些觀點都證明了G.654.E光纖部署對于400G電信網絡建設的(de)重要意義。

G.654.E光纖的(de)應用探索

     一(yī)直以來，國(guó)內(nèi)三大運營商都在積極推動G.654.E光纖的(de)測試和(hé)商用。2015-2017年(nián)，中國(guó)聯通分别在東、西部幹線網絡開展試點，其中東部試驗網選擇了山東濟南-青島，進行400G系統的(de)傳輸性能現網測試驗證；西部試驗網選擇了環境複雜的(de)新疆哈密-巴裏坤段，驗證架空敷設工藝對大有效面積光纖的(de)影響及惡劣環境下長(cháng)期運行的(de)光纜性能。試驗不僅驗證了新型光纖對于400G系統傳輸性能的(de)提升，還從施工和(hé)運維角度驗證了采用與G.652.D光纖相同敷設及熔接接續方法，新型光纖仍然有着相近的(de)性能，在衰減系數上也保持了良好的(de)性能，并未發生由于施工和(hé)接續帶來性能上的(de)劣化，同時也不用改進和(hé)新增相應設備，不會給運營商帶來在引入新型光纖光纜後維護成本的(de)增加。

     中國(guó)電信也積極探索并在業內(nèi)率先規模引入G.654.E光纖。在技術指标、施工工藝、建設方案和(hé)驗收規範等方面，中國(guó)電信從基礎開始，反複論證，經過全面的(de)技術測試和(hé)方案論證，制定采購技術規範書和(hé)驗收測試規範，明确了模場直徑、有效面積、衰減等一(yī)系列技術參數，引導長(cháng)飛(fēi)等光纜生産商投入研發實現規模生産。2019-2021年(nián)，中國(guó)電信開展上海-金華-河源-廣州G.654.E光纖光纜試商用工程的(de)全G.654.E部署，并基于該光纜進行了單波長(cháng)400Gb/s DWDM系統超長(cháng)距傳輸現網試驗。現網試驗表明，在G.654.E光纖環境中100G、200G、400G等速率均可(kě)實現上海-廣州的(de)全程無電中繼傳輸，12小時以上連續測試無誤碼，三周測試期間系統運行穩定。根據現網試驗數據進行測算，在滿足行業标準和(hé)工程規範要求的(de)OSNR餘量要求下，采用星座整形PM-16QAM碼型的(de)400Gb/s系統可(kě)以實現1500km左右的(de)無電中繼傳輸，達到超長(cháng)距傳輸系統要求。現網比對測試結果表明，G.654.E光纖的(de)應用較傳統G.652.D纖芯可(kě)以起到延長(cháng)無電中繼傳輸距離(lí)、減少電中繼數量和(hé)節能降耗等實際效果，對未來單波1T及更高(gāo)速率傳輸系統的(de)發展演進提供有力支撐。

     在現網工程階段，中國(guó)電信研究院聯合相關單位共同努力攻克了光纖熔接設備、測量設備和(hé)新型光纖不适配、G.654.E光纖與G652尾纖模場直徑不匹配、惡劣氣候及複雜施工環境對光纜敷設、熔接指标造成不利影響等技術難題，同時組織設計院、施工單位、光纜生産商、儀表制造商等産業鏈上下遊企業，協同完成了G.654.E新型光纖通用熔接模式的(de)開發和(hé)測試，以适配多廠家G.654.E光纖熔接；推動三波長(cháng)OTDR的(de)開發與應用，以全面考察G.654.E光纖的(de)性能。中國(guó)電信在業界率先建成全G.654.E陸地(dì)幹線光纜，通過現網工程積累了豐富的(de)建設和(hé)運維經驗，為(wèi)下一(yī)步推動G.654.E光纖的(de)規模化現網部署和(hé)産業鏈發展奠定了堅實的(de)基礎。

    中國(guó)移動早在2016年(nián)北京-濟南-南京線路上也開展了大有效面積超低(dī)損耗光纖試商用。光纜采用G.654.E+G.652.D的(de)混纖共纜結構。從試驗結果來看，G.654.E超低(dī)損耗光纖的(de)引入，使得無電中繼傳輸距離(lí)增加和(hé)光中繼節點減少，通信系統總體建設成本有望減少20%，維護成本也有相應的(de)減少。

G.654.E光纖将迎來高(gāo)速增長(cháng)

     G.654.E光纖可(kě)以實現更遠的(de)傳輸距離(lí)、更高(gāo)的(de)系統容量、更長(cháng)的(de)跨段距離(lí)或更多的(de)系統冗餘，從而為(wèi)長(cháng)途傳輸網絡帶來非常大的(de)價值；運營商的(de)實際應用研究驗證結果也充分證明了G.654.E光纖的(de)應用價值，這也為(wèi)G.654.E光纖的(de)大規模應用及建設下一(yī)代骨幹網提供了理(lǐ)論和(hé)實踐上的(de)依據。

      2021年(nián)11月，中國(guó)電信決定在四圈六軸區域重點部署G.654.E光纖光纜，四圈指長(cháng)三角、京津冀、成渝、粵港澳四個經濟圈，六軸是任意兩個經濟圈的(de)主幹連接。2019年(nián)的(de)上海-金華-河源-廣州G.654.E光纖光纜工程就是長(cháng)三角與粵港澳的(de)主幹連接，另外還規劃有經過江西的(de)長(cháng)三角與粵港澳的(de)主幹連接，上海-南京-合肥-武漢-達州的(de)長(cháng)三角與成渝的(de)主幹連接，以及武漢-長(cháng)沙-廣州的(de)六軸中新建的(de)一(yī)幹線路，将全部采用G.654.E光纖。2022年(nián)4月2日，中國(guó)電信公布2022年(nián)幹線光纜建設工程(第一(yī)批)光纜及配套采購項目G.654.E幹線光纜标包，共15名投标人參與投标，最終長(cháng)飛(fēi)、烽火、中天3家廠商入圍。本次中國(guó)電信G.654.E幹線集采共包括廣州-桂林-貴陽、武漢-長(cháng)沙-廣州和(hé)北京-五台-太原三條長(cháng)途幹線，采購規模約3621皮長(cháng)公裏，折合約61萬芯公裏，全部采用G.654.E光纖。這是電信運營商首次将G.654.E光纖在陸地(dì)幹線網絡進行規模化商用，對于G.654.E光纖在骨幹網全面推廣具有裏程碑的(de)重要意義。

     同時，中國(guó)移動和(hé)中國(guó)聯通也在緊密部署G.654.E幹線光纜項目。其中中國(guó)移動日前已公布2022-2023年(nián)G.654E光纖光纜産品集中采購項目中标候選人結果，長(cháng)飛(fēi)再次以最大份額中标。根據之前招标公告，本次項目集采規模預估采購規模約2134皮長(cháng)公裏，折合33.24萬芯公裏。

     除運營商外，國(guó)家電網近年(nián)來也在積極探索對具備更低(dī)衰減系數和(hé)更大有效面積的(de)新型光纖的(de)應用，雅中—江西±800kV特高(gāo)壓直流輸電工程和(hé)陝北-湖北±800千伏特高(gāo)壓直流工程，便首創性的(de)使用了G.654.E光纖，該光纖可(kě)顯著延長(cháng)無中繼傳輸距離(lí)，減少中繼站數量，為(wèi)特高(gāo)壓工程超長(cháng)站距傳輸提供了有效解決方案。而這兩項特高(gāo)壓工程，也因G.654.E 光纖的(de)使用，打破了國(guó)內(nèi)外電力通信工程陸地(dì)無中繼傳輸距離(lí)的(de)紀錄，成為(wèi)世界上單跨距離(lí)最長(cháng)、容量最大的(de)“國(guó)際領先”電力通信工程，開創了電力通信網絡應用新紀元，也為(wèi)電力能源行業通過通信技術助推轉型升級、實現雙碳目标戰略落地(dì)，提供了重要借鑒。兩項特高(gāo)壓工程中所用到的(de)G.654.E光纖均為(wèi)長(cháng)飛(fēi)提供。

     當前，随着我國(guó)東數西算工程逐步實施推進，三大運營商2022年(nián)投資将側重于傳輸網和(hé)東數西算工程。光纖光纜作為(wèi)東西數據的(de)傳輸通道(dào)，制造企業将持續受益于東數西算帶來的(de)數據增長(cháng)，預測将帶動光纖光纜行業需求向好。另外我國(guó)早期建設的(de)通信傳輸骨幹網按照25年(nián)的(de)光纖設計壽命，1997年(nián)前後骨幹網中敷設的(de)光纖光纜需要全面啓動更換升級，也将拉動G.654.E光纖的(de)應用。由于G.654.E光纖的(de)性能優勢，加上規模化應用，G.654.E光纖制造成本也會有一(yī)定的(de)下降空間。可(kě)以預見随着G.654.E光纖在骨幹網的(de)規模應用，下一(yī)步也将會在省際省內(nèi)線路上得到全面應用，并有可(kě)能進一(yī)步使用到城域網。G.654.E光纖必将取代G.655光纖和(hé)G.652光纖成為(wèi)光纖傳輸傳送承載網絡升級換代的(de)首選。這将給光纖光纜行業帶來新的(de)市場機會和(hé)發展空間。

展望

     與常規光纖相比，G.654.E光纖制造技術難度高(gāo)、環節複雜，對材料體系的(de)優化配方與制棒工藝及拉絲要求也非常高(gāo)。随着不斷攻堅克難，以長(cháng)飛(fēi)為(wèi)代表的(de)國(guó)內(nèi)G.654.E光纖的(de)制造水平取得了突飛(fēi)猛進的(de)發展，技術水平已經趕超國(guó)際先進水平。

     長(cháng)飛(fēi)早在2010年(nián)就開始了新型超低(dī)損耗大有效面積光纖的(de)研發攻關；2015年(nián)正式發布遠貝®超強超低(dī)損耗大有效面積光纖，成為(wèi)國(guó)內(nèi)首家、全球第三家擁有該項光纖産品的(de)廠商，也是國(guó)內(nèi)率先掌握該項産品生産技術的(de)企業，填補了我國(guó)在這項技術上的(de)空白；2018年(nián)，長(cháng)飛(fēi)以遠貝®超強超低(dī)衰減G.654.E光纖為(wèi)标志性産品，申報的(de)“新型光纖制備技術及産業化”項目榮獲2017年(nián)度國(guó)家科學(xué)技術進步二等獎。經過多年(nián)的(de)探索創新，長(cháng)飛(fēi)G.654.E光纖産品已完全實現制備設備、工藝、關鍵原材料的(de)國(guó)産化及自(zì)主可(kě)控。與此同時，長(cháng)飛(fēi)還積極推進G.654.E國(guó)際标準制定，為(wèi)G.654.E光纖的(de)标準化、産業化做(zuò)出了突出貢獻，為(wèi)國(guó)産化G.654.E的(de)産業化規模應用奠定堅實基礎。

     緻力于G.654.E光纖應用及推廣，長(cháng)飛(fēi)多年(nián)來聯合運營商及設備廠商進行新型G.654.E光纖的(de)應用創新研究，多次參與大容量、長(cháng)距離(lí)、高(gāo)速率的(de)傳輸測試，不斷取得新突破。長(cháng)飛(fēi)遠貝®超強超低(dī)衰減G.654.E光纖已成功應用在中國(guó)移動、中國(guó)電信、中國(guó)聯通的(de)多個G.654.E幹線光纜線路工程項目，并通過現網400G測試及800G長(cháng)距離(lí)傳輸測試，支持未來10年(nián)到20年(nián)的(de)網絡需求，能為(wèi)5G時代國(guó)際及國(guó)內(nèi)骨幹網擴容、雲化數據中心互聯發展和(hé)“東數西算”運力大動脈建設提供最佳光纖光纜解決方案。

     今年(nián)長(cháng)飛(fēi)以第一(yī)名中标中國(guó)電信、中國(guó)移動G.654.E幹線光纜項目，再次體現了長(cháng)飛(fēi)公司在G.654.E等新型光纖技術實力和(hé)綜合實力的(de)行業持續領先地(dì)位。

     中國(guó)通信事業的(de)長(cháng)足發展，給電信運營商帶來了持續的(de)活力和(hé)發展空間，并最終走在了世界通信行業發展的(de)前列，同時帶動了中國(guó)網絡設備制造和(hé)光纖光纜産業的(de)發展，從引進吸收消化到最終超越，使得包括光纖光纜在內(nèi)的(de)中國(guó)通信行業全産業鏈整體全球領先，為(wèi)國(guó)家通信網絡的(de)升級換代提供了可(kě)靠堅強的(de)技術和(hé)産品保證。随着東數西算的(de)建設實施，中國(guó)信息通信事業必将沖破疫情帶來的(de)疲弱，迎來一(yī)個新的(de)高(gāo)速發展時代。