近日，國家電網(wǎng)有限公司信息通信分公司聯(lián)合上海諾基亞貝爾股份有限公司、長飛光纖光纜股份有限公司及旗下子公司長飛(武漢)光系統(tǒng)股份有限公司，開展了基于空芯光纖的電力長距傳輸應(yīng)用驗證，在電力長距離光傳輸方面進行了全新的積極嘗試與探索，并取得了業(yè)界首創(chuàng)的突破性成果。
近年來，以特高壓為代表的電網(wǎng)建設(shè)進入創(chuàng)新發(fā)展新階段，柔性直流、分址級聯(lián)等新技術(shù)對電力通信傳輸距離及時延提出了更高的要求。光纖線路時延作為傳輸時延的主要部分，當(dāng)前包括電力在內(nèi)的通信行業(yè)長距離傳輸主要使用石英光纖，其最低時延已達到瓶頸，這給新業(yè)務(wù)對于大容量長距離通信和低時延的需求，帶來了挑戰(zhàn)。
面向這一重大挑戰(zhàn)，此次實驗驗證平臺采用了長飛公司提供的最新發(fā)布的空芯反諧振光纖。該光纖不同于傳統(tǒng)玻璃纖芯光纖，以空氣替代實芯石英介質(zhì)，能從根本上克服石英光纖的時延和傳輸損耗限制，破解石英介質(zhì)帶來的通信性能瓶頸，具有低時延、超低非線性以及潛在超低損耗的優(yōu)勢，是下一代電力光纖長距離通信技術(shù)重要發(fā)展方向。長飛光系統(tǒng)公司為此次驗證提供了5W高功率光纖放大器，此模塊具備37dBm輸出功率，噪聲系數(shù)小，有效保障了測試系統(tǒng)的信號質(zhì)量和更遠的傳輸距離。同時，上海諾基亞貝爾為此次驗證提供了單載波速率1.2Tbit/s的1830 PSS高速OTN傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用自研高制程DSP芯片的超相干光傳輸模塊，可為電力長距離傳輸提供更高性能、更高光譜效率的高速大容量傳輸解決方案。
經(jīng)此次傳輸平臺驗證，空芯光纖與傳統(tǒng)玻芯光纖相比，傳輸時延降低了約30%，這一成果對于降低超長距離特高壓輸電，尤其是特高壓柔性直流輸電等場景下的通信時延，具有極其重要的應(yīng)用價值。
空芯光纖傳輸具有超低非線性效應(yīng)。隨著入纖光功率逐步增大，玻芯光纖上信號傳輸誤碼率呈指數(shù)型上升趨勢，而在同一實驗環(huán)境下，空芯光纖上信號傳輸誤碼率幾乎無變化。尤其要指明的一點，玻芯光纖信號功率超過+11 dBm（~ 0.012 W）時已經(jīng)出現(xiàn)非常顯著的非線性效應(yīng)，而空芯光纖成功地將入纖光功率提高到至少+37 dBm（5W），驗證了空芯光纖的非線性容限相比玻芯光纖提升了至少3個數(shù)量級，這表明在未來特高壓通信中，空芯光纖可幫助顯著減少昂貴復(fù)雜的拉曼放大器或遙泵放大設(shè)備的使用，在大幅提升單跨段傳輸距離的同時降低運維及建設(shè)難度。
此次驗證除了研究空芯光纖的高速傳輸特性，還注重結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)實際情況，分別驗證了2.5G/10G/100G/200G/400G QPSK、800G 16SQAM以及1.2T 64SQAM等多種速率及調(diào)制格式在空芯光纖中的傳輸特性，證明了其在跨越國網(wǎng)干線復(fù)雜部署環(huán)境（沙漠、海洋、森林、沼澤等廣大無人區(qū)域）下的獨特優(yōu)勢。
需要指出的是，此次驗證還首次在業(yè)界測試了SDH信號經(jīng)由5W大功率放大后，空芯光纖與G.652.D、G.654.E玻芯光纖混合承載的可行性和超長距離特性，實驗結(jié)果證明SDH+空芯光纖與玻芯光纖混合的方式比傳統(tǒng)非拉曼SDH部署增加15 dB以上，比拉曼遙泵SDH部署增加至少10 dB，即在首段使用空芯光纖及5W大功率入纖信號后，接續(xù)玻芯光纖，這種組合方式兼顧了空芯光纖的高性能特性及玻芯光纖的經(jīng)濟性，有望成為空芯光纖在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的最佳解決方案。
隨著空芯光纖制造工藝的不斷突破，其衰減系數(shù)不斷下降，加之其超低時延、超低非線性等優(yōu)異特性，必將推動電力特高壓輸電、柔性直流輸電等多種應(yīng)用場景下長距離光纖通信的進一步提升。未來，國網(wǎng)信通公司與上海諾基亞貝爾及長飛公司將繼續(xù)深化合作，推動空芯光纖技術(shù)在更廣泛的電力傳輸應(yīng)用場景中的落地，并致力于實現(xiàn)電網(wǎng)通信性能及可靠性的全面提升。
