C114讯 11 月28日消息（水易）人工智能的飞速发展，正在重塑各行各业，也带动产业链的变革。其中光网络向更高速率演进势在必行，以满足AI等新兴业务对数据传输需求。光纤作为光网络基础设施的核心组成部分，也需要同步推进新型光纤的探索，目前业界对空芯光纤作为传输介质的潜在颠覆性创新形成共识。
微软作为全球领先的云服务提供商，对空芯光纤的探索和布局走在前列，早在2022年12月份就布局收购了空芯光纤解决方案提供商Lumenisity，并在近期宣布计划24个月内部署15000公里空芯光纤。
中国电信研究院传输网络研究中心总监霍晓莉在接受C114专访时表示，微软这一战略举措预示着光通信技术的一次重大飞跃，具有深远的意义。中国电信也在积极推进现网试点试验，在第一期10km试点成功的基础上，近期采购95皮长公里空芯光纤进行第二期试点，助力空芯光纤产业的成熟。
价值凸显：将优先在时延敏感场景应用
“空芯光纤具有低损耗、低时延、低色散、低散射、低非线性以及大带宽等特性，对于通信系统非常具有吸引力。”霍晓莉表示，相同距离下，时延可降低约33%，对金融行业、数据中心双活等时延敏感的场景有很大的意义。金融行业中，时间就是金钱，空芯光纤的时延降低特性能够显著提升交易指令的传输速度，使得高频交易更加高效，为金融机构带来竞争优势；数据中心双活场景中，低时延能够确保数据的实时同步与备份，提高系统的可靠性和容灾能力。
据霍晓莉介绍，目前研制的空芯光纤衰减系数已经低于0.1dB/km，突破了单模光纤最低损耗值，而且非线性也被验证低于普通单模光纤3-4个数量级，能够极大地延长光信号的传输距离，减少光放站和电中继站的需求，从而降低通信网络的建设和维护成本。与此同时，理论上，近千nm的低损耗带宽窗口具有多波段传输的潜力，有望支撑O-L的超宽普通信，且低非线性也能够减少多波段对传输系统性能的影响，从报道的仿真结果看，单向传输容量具有单模光纤容量1.5-5倍的潜力。此外，低散射特性可能被用在同波长双向传输的场景，具有减少一半光纤使用量或者进一步倍增容量的潜力。
不过，在霍晓莉看来，鉴于当前空芯光纤存在成本很高、标准缺失、机械强度和水汽敏感等挑战，所以很可能优先在时延高度敏感的金融业务承载和智算中心短距互联等场景中应用。
试点验证：性能指标与理论预期相符
光网络领域，中国电信一直处于领先地位，已建成一张扁平化、网络全光化、运营智慧化的智能极速全光网络：全光网2.0。同时，中国电信积极推动技术创新和基础设施建设，牵头《基于新型光纤的超宽带光传输系统与应用示范》国家重点研发计划项目。
基于这一项目，中国电信今年6月份在杭州的义桥IDC数据中心和杭州大数据中心之间部署了10km的空芯光纤光缆，作为基于空芯光纤试验验证平台的第一期。霍晓莉介绍，通过多种方案结合，有效规避部署过程中光纤进水的风险，顺利完成了部署，为空芯光纤光缆在我国现网环境下的部署提供了技术参考与指导。整个链路在扩展C+L波段衰减系数在1dB/km以下，并基于单波1.2T设备，完成了业界首个单向超百T的现网传输。基于此链路，中国电信对时延和非线性等性能进行了验证。相比于单模光纤系统，空芯光纤的链路时延降低33%，和理论预期相符，同时空芯光纤的单波入纤功率可提升至11dBm以上，受激拉曼散射效应也较小，有利于超长距离、多波段系统传输。
“杭州所铺设的此段光缆已应用了半年时间，期间还经历了光缆割接，状态稳定。”霍晓莉表示，2024年下半年，空芯光纤的制备技术水平快速提升，特别是损耗大幅下降，因此适时启动了基于空芯光纤试验验证平台的第二期，也就是此次现网试验项目的采购。
值得一提的是，除了在数据中心场景，中国电信还正在针对时延敏感的金融业务场景进行空芯光纤的应用试验。
挑战不少：制备、运维、寿命……
目前，中国电信正在积极推进空芯光纤的现网试点应用，而针对规模应用，霍晓莉坦言还有很多技术问题需要解决，比如在空芯光纤制备、部署运维以及寿命模型估计方面。
制备方面，空芯光纤的吸收损耗是目前急需解决的问题，水蒸汽吸收损耗限制了多波段的应用，CO2气体吸收损耗对现有波段传输具有一定的影响，经初步测试，对于常用C和L波段中的一些波长影响较大。另外，空芯光纤的产能是决定其成本的关键因素之一。霍晓莉介绍，从现有的报道水平来看，单根预制棒拉丝距离在15km左右，和现有单模光纤几千甚至上万公里的拉丝长度比，尚存较大差距。
部署运维方面，需要解决当前空芯光纤与空芯光纤熔接时间长的问题。此外，由于空芯光纤中信号在空气中传输，所以背向散射系数比单模光纤低~28dB，导致现有OTDR可测动态范围变小，且熔接点处存在鼓包及端面反射峰，加上脉冲过宽导致测量盲区大，导致无法准确测量光纤衰减系数、识别故障和熔接位置及相应损耗。霍晓莉表示，为实现高分辨率、大动态范围，目前存在两种思路，分别为增加发射端功率和提升接收灵敏度，中国电信正在联合高校进行攻关相关问题。
寿命模型评估方面，由于空芯光纤存在多个嵌套管，管壁较薄而且通过空气进行传输信号，与当前单模光纤差异较大，寿命评估模型是否需要变动还需进一步研究，中国电信也将与合作伙伴共同进行评估。
标准是关键：推动空芯光纤产业成熟
基于现网试点部署经验，以及面临的挑战，霍晓莉表示中国电信将从四方面入手，推动空芯光纤产业成熟。
第一，加大力度推动基于空芯光纤的多场景验证与试商用，进一步发掘空芯光纤的应用价值，持续推进空芯光纤技术与制备工艺的发展和成熟。
第二，研究部署运维技术。空芯光纤与单模光纤不同，对熔接环境、接头盒的要求以及运维的技术都不相同，同时现有OTDR也存在一些问题，需要推动解决部署运维设备存在的问题，并形成一套部署运维技术规范。
第三，面向不同应用场景，研究光纤与系统关键器件性能需求，并推动相关产业发展。例如，在长距离传输中，如果有高功率放大器的加持，会进一步延长系统传输距离、减少中继站使用，不过目前还没有适配的高功率放大器，而且使用掺铒光纤进行放大，在C波段短波长和L波段长波长存在输出功率低的问题，需要推动相关厂商投入精力进行研究。
第四，推动标准化进程。目前光纤有很多结构，标准化十分关键，有助于产业链收敛，加速空芯光纤商用进程。
对于微软未来两年15000公里的规模部署计划，霍晓莉认为这对空芯光纤的发展传递出强烈的正面信号，成功打破了因成本高昂、技术成熟度不足等诸多因素造成的空芯光纤距离实际落地应用尚有一段距离的僵局。“不仅是技术进步的体现，也是对未来网络需求的前瞻性布局，对于推动新兴技术的快速发展与广泛应用起到了至关重要的催化作用，无疑将加速空芯光纤技术的商业化进程。”
