C114訊 6月26日消息（水易）市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Omdia數(shù)據(jù)顯示，2023年，AI等各類(lèi)新業(yè)務(wù)每月產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)流量占總流量的1/3，到2030年這一占比將達(dá)到64%。與此同時(shí)，研究表明，提升網(wǎng)絡(luò)帶寬和降低網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，能有效提升AI大模型的訓(xùn)練和推理的效率。
帶寬和時(shí)延需求的逐步提高，推動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)向更大容量、更低時(shí)延方向發(fā)展。傳統(tǒng)單模光纖在傳輸容量提升和時(shí)延降低等方面逐漸力不從心。空芯光纖通過(guò)引入新的傳輸介質(zhì)，在超大容量、超長(zhǎng)距離、超低時(shí)延、低功耗傳輸?shù)确矫婢哂酗@著優(yōu)勢(shì)。
6月26日，在“2025中國(guó)光通信高質(zhì)量發(fā)展論壇”系列活動(dòng)的“新一代光纖技術(shù)專(zhuān)場(chǎng)”上，中國(guó)電信研究院網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究所高級(jí)工程師馮立鵬發(fā)表主題演講，系統(tǒng)梳理空芯光纖的發(fā)展歷程、關(guān)鍵器件發(fā)展現(xiàn)狀、中國(guó)電信應(yīng)用與探索以及探討其工程化需要解決的重大問(wèn)題等。
技術(shù)飛速發(fā)展，試點(diǎn)驗(yàn)證成果顯著
AI等新興業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)光網(wǎng)絡(luò)向大容量、低時(shí)延演進(jìn)，傳統(tǒng)單模光纖系統(tǒng)存在長(zhǎng)距離傳輸單波速率提升困難、多波段系統(tǒng)性能劣化、光纖線(xiàn)路時(shí)延較高等挑戰(zhàn)。馮立鵬表示，空芯光纖打破傳統(tǒng)光纖的傳輸介質(zhì)和包層結(jié)構(gòu)，不僅在提升容量和降低時(shí)延方面具有潛力，而且在超長(zhǎng)距離、低功耗傳輸方面優(yōu)勢(shì)明顯。
例如，低損耗和低非線(xiàn)性的特性可提升頻譜效率和多波段傳輸容量；時(shí)延可降低30%，同等時(shí)延增加1.25倍覆蓋范圍；按照當(dāng)前400G傳輸系統(tǒng)計(jì)算，可提升2-3倍傳輸距離；低色散的特性可減少色散補(bǔ)償模塊功耗、減少光放站和中繼站功耗。
空芯光纖在過(guò)去20多年的發(fā)展過(guò)程中，光纖衰減實(shí)現(xiàn)4次數(shù)量級(jí)降低，目前已低于單模光纖最小值。包層結(jié)構(gòu)由繁到簡(jiǎn)，再由簡(jiǎn)到繁，不斷優(yōu)化，目前嵌套管無(wú)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為主流。另外，單根光纖預(yù)制棒拉絲長(zhǎng)度不斷被刷新，這是成本降低和商業(yè)化的必備條件。
值得一提的是，由于空芯光纖的纖芯中空氣存在CO2/CO、水蒸氣等氣體，會(huì)產(chǎn)生吸收譜線(xiàn)，導(dǎo)致信號(hào)某些頻點(diǎn)信息丟失，限制傳輸性能。目前方案包括靈活調(diào)整數(shù)字子載波間隔方式、光纖后處理方式等規(guī)避吸收譜線(xiàn)影響，仍有待驗(yàn)證。
馮立鵬表示，制造層面之外，空芯光纖的相應(yīng)配套設(shè)備也進(jìn)展迅速，目前熔接與轉(zhuǎn)接器性能可滿(mǎn)足系統(tǒng)需求。熔接方面，需對(duì)放電功率、放電時(shí)間、重疊量等參數(shù)進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)室單次熔接可控制在6分鐘以?xún)?nèi)，現(xiàn)網(wǎng)單根熔接約10分鐘，可實(shí)現(xiàn)0.05dB熔接損耗。空芯與單模轉(zhuǎn)接器方面，通過(guò)斜切光纖/涂抗反射層實(shí)現(xiàn)回?fù)p減小，通過(guò)放置橋纖/單模光纖擴(kuò)束實(shí)現(xiàn)模場(chǎng)匹配。
另外，在OTDR技術(shù)方案方面，由于反諧振HCF背向散射系數(shù)比實(shí)芯單模光纖低~28dB，商用OTDR不適配�；诠庾佑�(jì)數(shù)探測(cè)的商用OTDR、基于脈沖再生技術(shù)、頻分復(fù)用OTDR技術(shù)可解決大動(dòng)態(tài)范圍問(wèn)題，但還未有方便的商用大動(dòng)態(tài)范圍OTDR；基于鏈路雙向采取的OTDR曲線(xiàn)，通過(guò)軟件分析可得到熔接點(diǎn)損耗。
目前，歐洲、美國(guó)、中國(guó)都開(kāi)啟了多個(gè)現(xiàn)網(wǎng)試點(diǎn)，中國(guó)電信和中國(guó)移動(dòng)開(kāi)啟了空芯光纖招標(biāo)。馮立鵬介紹，從中國(guó)電信的實(shí)踐看，通過(guò)多種方案結(jié)合有效規(guī)避空芯光纜部署過(guò)程中光纖進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)，以及部署技術(shù)優(yōu)化和規(guī)范化執(zhí)行，充分驗(yàn)證空芯光纖部署可行性。
具體來(lái)看，中國(guó)電信完成擴(kuò)展C+L波段結(jié)合單波1.2T超高速模塊，實(shí)現(xiàn)單向100.4T、20km的空芯光纖現(xiàn)網(wǎng)傳輸。與此同時(shí)，首次驗(yàn)證雙向同波長(zhǎng)百km傳輸可能性，同時(shí)驗(yàn)證了C4.8T波段吸收峰影響。
規(guī)模部署關(guān)鍵：可用性、成本、標(biāo)準(zhǔn)
馮立鵬坦言，雖然空芯光纖在配套、器件、系統(tǒng)等方面取得了諸多研究成果，但距離實(shí)際應(yīng)用還存在著待解決的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，包括光纖可用性和成本，系統(tǒng)關(guān)鍵器件，部署和運(yùn)維策略，標(biāo)準(zhǔn)化等等。
光纖可用性方面，首先要解決CO2/CO氣體吸收譜線(xiàn)導(dǎo)致現(xiàn)有波段系統(tǒng)容量無(wú)法實(shí)現(xiàn)最大化的問(wèn)題，還要考慮應(yīng)用過(guò)程中是否還會(huì)有空氣進(jìn)入的風(fēng)險(xiǎn)，另外O/E/S波段也存在較難消除的水峰吸收譜線(xiàn)；其次，空芯光纖的機(jī)械、環(huán)境、壽命問(wèn)題還沒(méi)有得到充分研究；第三，單纜纖芯密度低，目前一個(gè)松套管內(nèi)只能有2-4芯空芯光纖，而單模光纖可以放置12芯到24芯光纖。
成本方面，根據(jù)最新一次的集采結(jié)果，空芯光纖的招標(biāo)價(jià)格在3.6萬(wàn)元/芯公里，是單模光纖的近2000倍。一方面是前期研發(fā)成本高，另一方面是單根預(yù)制棒拉絲長(zhǎng)度短，根據(jù)已有報(bào)道，目前單根棒拉絲長(zhǎng)度約47.5km，與單模光纖單棒千公里，甚至萬(wàn)公里拉絲距離大，提升批量生產(chǎn)能力，有利于降低成本。
系統(tǒng)關(guān)鍵器件方面，高輸出功率大帶寬放大技術(shù)還需研究，以進(jìn)一步提升光纖應(yīng)用價(jià)值。目前，對(duì)于一個(gè)單波1.2T，20km的傳輸系統(tǒng)，空芯光纖可容忍單波30dBm的入纖功率，但現(xiàn)網(wǎng)單波段光放大器輸出功率最高為27dBm，一定程度上限制了空芯光纖的優(yōu)勢(shì)。而目前已有高功率放大器（＞33dBm）的工作波段寬度較窄，無(wú)法滿(mǎn)足擴(kuò)展C+L波段放大需求。
部署與運(yùn)維策略方面，需要綜合光纖特性與配套設(shè)備發(fā)展情況不斷完善。目前空芯熔接時(shí)間較長(zhǎng)，且無(wú)法快速測(cè)試熔接質(zhì)量，熔接點(diǎn)損耗測(cè)試需雙向數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理，對(duì)操作人員提出更高要求；為應(yīng)對(duì)斷纖進(jìn)水產(chǎn)生的影響，需要多預(yù)留盤(pán)纖，對(duì)接頭井的空間有一定需求；斷纜恢復(fù)需考慮如何定位斷纖和進(jìn)水位置，增加搶修難度；空芯光纖對(duì)震動(dòng)不敏感，同溝同纜等需要測(cè)試震動(dòng)的場(chǎng)景方案需要進(jìn)一步研究；高輸出功率放大器的使用，容易造成光纖端面燒毀或灼傷人的皮膚，增加了維護(hù)難度。
標(biāo)準(zhǔn)化方面，目前存在多種空芯光纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)、多種外徑尺寸，需結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景明確需求、定義標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)，器件參數(shù)需求沒(méi)有統(tǒng)一；另外，測(cè)試方法還有待進(jìn)一步的研究，如新增的IMI參數(shù)等。
