近几年随着数据流量不断增长，传统承载网的数据传输和带宽压力不断增加，骨干网传输速率将从100G不断向200G/400G等更高速率升级。未来2年，超100G网络在整体市场份额中将超过60%，并且400G+将成为超100G网络的主流应用。中国移动研究院专家表示，从骨干网层面来看，单波400G即将开启，并进入长周期。因此，提前部署支持200G、400G系统的光纤光缆产品是建设高速信息网络的基础。但是，现网中使用的G.652光纤，已经无法满足未来光传输网络超高速率、超大容量、超长距离的传输需要。
G.654.E作为一种低损耗大有效面积的光纤，可满足超高速率和超长距离传输的需要，站上了历史的舞台。
1.什么是G.654光纤
G.654系列是一种光纤标准，主要是为长距离传输（如海底传输系统）建立的。G.654光纤的正式名称是"截止波长位移光纤（Cut-off Shifted Fiber (简称：CSF）"，适用于使传输衰减损耗最小的C~L波段（1530~1625nm）。
根据国际电信联盟ITU-T的分类，G.654系列光纤可分为五个子类别：A、B、C、D和E。其中，G.654.C和G.654.D的特点是超低损耗、扩展模场直径（MFD），以及减小非线性效应，从而大幅提升了传输性能（改善了光信噪比）。除了海底光缆，陆地传输系统的数据传输速度也正变得越来越快，传输容量也越来越大，同样要求光纤具备低损耗和低非线性。因此，2016年首次设立了一个子类别（G.654.E），作为G.654系列中应用于陆地传输系统的专门分类。
2.G.654.E光纤特点
新型G.654.E光纤有效面积增加62.5%，光纤损耗降低10%，传输性能提升，在承载超100G方面具备优异的性能，有利于全光组网。因此兼具低非线性效应（大有效面积）和低衰减系数的G.654.E光纤是200G、400G及未来Tbit/s超高速传输技术的首选光纤。
（1）光纤的材质
标准光纤通过在纤芯中加入GeO2（二氧化硅）提升折射率，包层则使用石英玻璃。然而，G.654是纯硅芯石英光纤的结构：纤芯由纯石英玻璃制成，通过在包层的石英玻璃中加入F（氟）等元素来降低折射率。由于纤芯是由纯石英玻璃制成的，因此可以实现低传输损耗，并且也最适用于长距离传输。
（2）低的非线性效应
提高网络传输性能是一个系统工程，如400G长距离传送面临香农极限、高波特率器件（高速、高性能）、超宽频谱资源技术（C+L）等关键挑战，解决香农极限难题的手段就是提高光信噪比。G.654E光纤增大光纤的模场直径，支持更高的入射功率；光纤的模场直径越大，通过光纤横截面的能量密度就越小，从而改善光纤的非线性效应，提升光纤通信系统的信噪比。G.654E相比同缆的G.652.D，承载的同速率系统OSNR余量均有提升（1.82dB-2.78dB），入纤功率均有约1dB的提升。
（3）中继站成本可控制
相比G.652光纤，G.654.E光纤无电中继距离优势明显，可以延长无电中继传输距离，可达900km以上，减少中继站设置。
（4）G.652.D与G.654.E关键指标比较
一直以来，国内三大运营商都在积极推动G.654.E光纤的测试和商用，其中最为积极的当属中国联通，不断携手业界应用、推广G.654.E光纤。2015-2017年，中国联通分别在东部干线网络和西部干线网络开展试点，其中东部试验网选择了带宽需求量大、最有可能优先部署400G技术的山东济南-青岛，光缆长度约430km，在验证人工和气流法布放光缆对大有效面积光纤性能影响的同时，进行400G系统的传输性能现网测试验证。西部试验网选择了工作环境复杂，途径戈壁滩、天山以及草原的新疆哈密-巴里坤段，光缆长度约150km，充分验证架空敷设工艺对大有效面积光纤的影响、较恶劣环境下长期运行的光缆的性能。
中国电信也积极探索并在业内率先规模引入G.654E超低损耗及大有效面积新型光纤。2019-2021年中国电信开展了上海-金华-河源-广州G.654.E光纤光缆试商用工程，全G.654.E部署，实际线路最长2000km、衰减≤0.174dB/km、有效面积130μm2。并基于该光缆进行了单波长400Gb/s DWDM系统超长距传输现网试验。现网比对测试结果表明，G.654E光缆的应用可以使得系统OSNR相较传统G.652D纤芯环境提升3.5dB，起到延长无电中继传输距离、减少电中继数量和节能降耗等实际效果，对未来单波1T及更高速率传输系统的发展演进提供有力支撑。
中国移动早在2016年在北京-济南-南京线路上也开展了大有效面积超低损耗光纤试商用。光缆采用G.654E+G.652D的混纤共缆结构。
由于G，654.E光纤输入功率大、传输容量达、传输损耗低，未来将被广泛使用于国家电网、各大运营商等大型数据中心的线路传输。
国家电网
中国移动
中国联通
中国电信
2021年11月，中国电信决定在四圈六轴区域重点部署G.654.E光纤光缆，四圈指的是长三角、京津冀、成渝、粤港澳四个经济圈，六轴就是任意两个经济圈的主干连接。
1. 中国电信集团关于G.654.E超低损光纤集采测试检测项目及测试技术指标
序号 | 测试项目 | 测试指标 | |
1 | 几何尺寸 | 包层直径 | 125um士1um |
芯同心度误差 | <0.6um | ||
包层不回度 | <1% | ||
涂覆层/包层同心度误差 | < 12.0um | ||
涂覆层直径(未着色) | 24510um | ||
涂覆层直程(着色) | 250±15um | ||
2 | 传输性能 | 光纤成缆后藏止波长 | <1520mm |
模场直经标称值(1550mm) | 12.5um±0.5um | ||
1550nm袁减系数 | 最大衰减系数不超过0.170B/km | ||
1625nm京减系数 | 最大衰减系数不超过0.20dB/km | ||
1530-1575nm波长哀减与1550nm哀减差值 | 不超过0.03dB/km | ||
衰减均匀性 | 光纤哀成曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR检测光纤时，在1550nm/1625nm处任查500m光的哀减值应不大于（a mean+0.10dB)/2，a mean是光纤的平均衰减系数。 | ||
1550宏弯损耗 | 衰减增加值应不大于0.05dB | ||
1625米弯机耗 | 哀减增加值应不大于0.05dB | ||
接头损耗平均值 | 平均值应不大于0.03dB | ||
接头损耗最大值 | 最大值应不大于0.05dB | ||
1550色散系数 | 17~23ps/nm-km | ||
1530um到1625nm间的色散参数(D) | 17-0.05(λ-1550)≤D≤23-0.07(λ-1550) | ||
在1550mm偏振模色散系数最大值单盘 | < 0.125p/m(单盘值) | ||
3 | 机械性能 | 光纤翘曲度 | ≧4m |
徐层利离力峰值(N) | 1.3N-8.9N | ||
动态疲劳系数nd | >20 | ||
光纤抗张强度 | 威布尔银丰水平为15%时抗张强度:>3.14GPa | ||
光纤抗张强度 | 威布尔银丰水平为50%时抗张强度:>3.80GPa | ||
4 | 环境性能 | 衰减温度特性 <0.05dB/km | <0.05dB/km |
温热性能 <0.05d8/km | <0.05dB/km | ||
浸水性能 <0.05dB/km | <0.05dB/km | ||
干热性能 <0.05dB/km | <0.05dB/km | ||
5 | 环境试验后机械性的 | 20 | |
从中国电信集团对于G.654E光缆的验收和维护要求可看出：
在光缆的传输性能方面，增加了1625nm的损耗测试，1625的衰减系数：最大衰减系数不超过0.20dB/km；仍旧保留对偏振模色散（PMD）和色度色散（CD）的测试要求，在1550mm偏振模色散系数最大值单盘：< 0.125p/m(单盘值)、1550色散系数：17~23ps/(nm·km)。
对熔接的要求：接头损耗平均值：平均值应不大于0.03dB、接头损耗最大值：最大值应不大于0.05dB。
2.G.654.E干线光缆工程验收与维护的挑战
1.住友TYPE-82C+专有的G.654E熔接模式，面向G.654.E的熔接问题
住友电工的高精度纤芯对准光纤熔接机TYPE-82C+搭载了多项适用于G.654.E光纤的专用熔接条件。
（1）纳米熔接技术：通过运用独家的人工智能技术，大幅提高了熔接精度和熔接效率。该技术可运用在恶劣的环境下，且对操作人员技能水平没有要求，即使是在偏轴、歪斜等情况下，也可以通过对放电强度和驱动马达自动进行微小的调整，发挥最佳性能。
（2）熔接时间：SM FAST模式:5秒 ；AUTO 模式式: 7秒。
（3）自动识别不同类别的光纤，并进行超低损熔接。
（4）双加热炉，大大提高了熔接效率
（5）具备G.654E专用熔接模式：采用纤芯对准技术，推定损耗精度高
（6）自动识别G.654与G.652纤芯：通过自动光纤识别技术，即使是异种类型的光纤，能够准确地 判别光纤类型，设定最佳适接条件，也能够实现低损耗熔接。
（7）熔接损耗低：满足电信集团对G.654E的验收标准，具体见下表。
2.EXFO FTBx-750C OTDR，面向1625nm光缆损耗的测试
EXFO OTDR在行业内有较高占有率，主要应用于：干线光缆施工验收、维护抢修、光缆厂生产/厂验和第三方检测等。
FTBx-750C结合高动态范围和高分辨率，实现非常精确的光纤/光缆测试。
在G.654E的测试经验方面：
（1）参与中国电信集团上海金华河源广州干线光缆线路工程验收；
（2）参与长飞、烽火和亨通的G.654E光缆厂验；
（3）大规模使用于长飞、烽火、亨通、中天、富通等光缆厂的各个生产工位。
特点：
（1）显示屏：8英寸
（2）波长：1310±20nm，1550±20nm，1625±10nm
（3）动态范围（脉宽20us，SNR=1） 46dB
（4）事件盲区：≤ 0.5m
（5）线性度：±0.03dB/dB
长距离测试，对OTDR的线性度是一个考验，EXFO优异的线性度使得现场测试数据的重复性非常稳定
OTDR线性度不好长距离末端曲线上翘较小的光缆平均损耗
3.EXFO FTB-5500B/5800，面向PMD/CD测试
EXFO色散分析仪，满足从验证光纤传统容量到将网络升级到指定速率的各种色度色散和偏振模色散测试要求。专为超长距离、高速传输应用所设计，提供测试速度、精度和性能的保证。
（1）FTB-5500B 偏振模色散（PMD）分析模块
FTB-5500B PMD 分析仪模块是一款符合最新的FOTP-124A测试标准，基于扩展干涉法进行测试的PMD分析仪。可用于光放大线路或普通线路PMD的测量，是业界第一台基于干涉法，同时可以穿通EDFA进行PMD测试的仪表。由于去除干涉图样中自相关峰对PMD 的影响，使测量更为精确。该方法不仅适用普通光缆和器件测试，同时适用于架空光缆等环境变化大的测试，也是业界第一台可以测量低达PMD为零的PMD分析仪。主要特点：
● 全PMD测试范围内4.5秒测试
● 没有自相关峰的影响，测试精度更高
● 检测方法可以朔源到NIST （美国国家标准与技术研究院）
● 架空光缆理想的选择
● 专利技术，可以穿通 EDFA 进行系统级测试
● 精度可以满足100 Gbit/s 速率的需要
● 符合FOTP-124-A 最新测量标准， 基于扩展干涉法进行测试。
（2）FTB-5800 色度色散（CD）分析模块
FTB-5800是一台基于相移法原理进行色散测量的色散分析仪，测试方法符合FOTP-169标准，该方法为色散的基准测量法，适用所有类型的光纤的色散分析。采用EXFO专利技术，无需收端和发端通信，即可进行色散测量。在链路中可以通过EDFA、隔离器等单向器件测试。主要特点：
● 0.1nm的实际色散测试步长：取样点950个
● 基于相移法的高精度：可以评估色散补偿斜率是否合适
● 混合光纤的精确测试
● 残余色散测试能力，可以穿通 EDFA
七．小结
G.654.E光纤可以显著提升400G WDM等高速系统无电中继传输距离，是构建超高速超长距大容量骨干光网络，是服务于国家“东数西算”战略的落地实施，是新建光纤的主要选择之一。
林普仪器在光纤/光缆的测试领域有三十年的行业底蕴，服务为于光棒/光纤/光缆的研发—生产—检验—工程验收—维护抢修等运用，提供一揽子的测试解决方案。
我们致力于为G.654E的施工的熔接、工程验收和日常维护提供优异的现场测试方案。
