由于更多的运营商对FTTH越来越感兴趣,新的弯曲不敏感光纤也逐渐为更多的人所知,许多名称不同、性能各异的新产品已进入市场。随着市场上这些新型光纤越来越多,竞争开始加剧,网络架构设计师必须从各式各样的夸大宣传中找出真相。
本文将详细分析目前市场上弯曲不敏感光纤的种类,比较不同光纤之间的异同,试图回答如何为FTTH应用选择正确的光纤等问题。首先,“弯曲不敏感”究竟是什么含义?有大量的论文、技术文献和用于推广的产品市场资料谈到这个问题,业界的观点也是五花八门。某些观点意图用负面的解释来贬低广为人知的产品,而另一些则把这些产品吹到了天上。事实究竟是什么?这个困惑也许难以消除。然而进展还是有的,尤其是2006年11月ITU-T推出的G.657弯曲不敏感光纤标准规范。该标准把这一类新型光纤划分为两个性能完全不同的类型:A类和B类。A类是指“可容忍弯曲”的光纤,这一类光纤的宏弯性能比传统单模光纤好10倍以上。制造商同时宣称它们完全后向兼容传统光纤,这意味着能够兼容通常被称为低水峰光纤的G.652D光纤。B类是真正意义上的弯曲不敏感光纤,其弯曲性能比传统单模光纤好100倍,比A类光纤也要好7到10倍。后向兼容不再是必须的特性,因为B类光纤被设计为具有极低的6到8.5μm模场直径(MFD)。尽管如此,仍有一些B类光纤产品100%遵循G.652D规范。表1列出了两类光纤的主要特性。图1. 由于制造技术的差异,弯曲不敏感光纤有几种不同的结构。
目前弯曲不敏感光纤有5种主要类型:极小纤芯、小纤芯、优化的匹配/凹陷包层(optimized matched/depressed cladding)、辅槽(trench-assisted)和辅空(voids-assisted)光纤(如图)。早期的辅孔光纤和多孔光纤可以认为是第6种类型,人们仔细研究了这类光纤的性能是否能商用,发现其主要缺点是生产成本高、难以熔接和接续、物理强度低等。
表1. ITU-T Rec. G.657(A类和B类)对5种主要类型光纤进行比较可以总结出每种光纤商用时的优势和劣势。极小纤芯:此类光纤纤芯材料的折射率较高,但直径极小。MFD非常低,仅为6到8.5μm,遵循G.657B标准。实际使用时,由于MFD相差悬殊导致接合损耗很大,一般无法与现网上的G.652光纤配合使用。小纤芯:此类光纤把1310nm处的MFD提高到G.657A要求的上限8.6μm左右,其弯曲性能仅比G.652D有少许提高。尽管接合损耗不再是个问题,但与G.652D互通时,如使用光时域反射仪(OTDR)进行单向测试,额外损耗(衰减器)和负损耗(放大器)的影响仍然很大。
优化的匹配/凹陷包层:此类光纤的MFD接近常规值,与现网G.652D配合使用时具有优势。但是它的弯曲性能仅有少许提高。其规格说明文档显示,这类光纤用于盘纤盒半径为15mm的紧凑光纤管理系统时无法保证1625nm处的损耗。例如,光纤接头两侧盘纤2×1m时,要弯曲2×10次,产生的最大损耗按G.657A规范为2×1dB,这对于波长范围扩展到1625nm的系统(现有的与将来应用的)来说仍显过高。辅槽光纤:这是唯一的全石英光纤,也是唯一的MFD指标与最高要求的G.657B弯曲规范都能满足的方案。辅槽光纤与辅空光纤配合使用,可以在15mm半径的紧凑光纤管理系统环境下不增加1625nm处的损耗。例如2×1m的光纤最大损耗为2×0.1dB。这就确保了光纤接入网络将来应用到WDM-PON和IP视频时的性能。辅空光纤:此类光纤是近期出现的满足G.657B并兼容现网G.652D的第2种解决方案。纤芯周围一圈空槽的反射率相对较低,与辅槽光纤中的开槽覆层起到了同样的效果。辅空光纤的一个重要特性是它与全石英光纤不同,不存在熔接和接合能力不足和物理强度低等问题。由于近期才出现,这类光纤的诸多特性还处于评估阶段,也没有详细的规格说明资料,因此商用条件如何尚不清楚。但是人们目前最关心的是它与辅槽光纤相比性价比如何。表2概括了5种光纤与应用有关的一些问题,除了前面提到的,表中还总结了业务供应商要面对的一些挑战。例如,在成熟市场和升级应用场景中,弯曲不敏感光纤必须可以与现网上已经部署的光纤很方便地接合。前面已经提到,由于MFD不匹配,极小纤芯光纤的接合损耗很大。而极小纤芯和小纤芯光纤在用单向OTDR测试时表现出对衰减器和放大器较为敏感,同样存在MFD失配的问题。安装工程师对连接是否简便也很关注,尤其是新的辅空光纤,拼接的成本可能很高,从而对现场安装造成了限制。为某一特定应用选择弯曲不敏感光纤时,可靠性也是一个必须考虑的问题。所有弯曲不敏感光纤都存在安全性方面的限制。接近最大弯曲半径时,即便是辅槽光纤的弯曲损耗也会超过0.2dB。而且,业务供应商应该认识到可靠性是弯曲不敏感光纤的一个重要的市场属性,但某些生产商在用一些标准的测试手段“客观地”比较光纤寿命时常常过于夸大或贬低可靠性指标。当用于中心局(CO)或前端时,确保所选光纤能够经受住FTTH GPON系统的高功耗或FTTH射频视频信号的叠加是非常重要的。G.657B光纤的弯曲敏感度最低,能够为这些应用提供最优的性能。对目前市场上这5类光纤的优劣进行比较可能会使业务供应商提出很多问题,对这些问题给出正确的回答,对于为每个应用场景选择合适的光纤而做出决策是很重要的。明智的网络规划需要考虑如下一些问题:对弯曲的要求、功耗特性、光纤管理、兼容性、熔接/接合、未来演进能力、温度、测试、成本,以及整体可靠性。将测试数据与当前标准需求结合考虑有助于确保为正确的应用场景选择合适的光纤。新的弯曲不敏感光纤产品将不断在多厂商竞争的市场中继续涌现,总体来说将促使产品性能持续提升,从而为业务供应商带来成本和性能上的利益。