超低損耗光纖在電力通信中應用的探討

陳新南 連偉華 馬一寧

摘? 要：電力系統的部分單跨段長距離光纜衰耗大，導致開通光傳輸鏈路存在一定困難。超低損耗光纖在一定程度上減小了衰耗，現已日漸成熟。本文探討了在電力系統的光纜中應用超低損耗光纖的幾個典型場景和應用超低損耗光纖的優劣勢，認為單跨段距離超過200km的場景下使用超低損耗光纖的效費比相對可觀。

關鍵詞：電力，通信，光纖，超長距，超低損耗

一、引言

電力系統的光纜隨著輸電線路一并建設，單跨段長距離的情況較為常見。在超低損耗光纖日益成熟的背景下，電力系統新建光纜是否應該使用超低損耗光纖？何種情況下應該使用超低損耗光纖？這些問題逐漸被提上日程。本文將探討超低損耗光纜在電力通信中應用的一些問題。

二、超低損耗光纖簡介

超低損耗光纖的纖芯采用純二氧化硅，通過在包層摻雜以降低包層的折射率，使得光在纖芯至包層的界面滿足全反射條件。本文取超低損耗光纖的典型損耗值0.17 dB/km、普通光纖的典型損耗值0.2dB/km作為討論的基準，以電力光傳輸通信最普遍使用的同步數字體系（SDH）技術體制為使用光纖的主要對象。根據相關電力光纖復合架空地線（OPGW）光纜建設工程采購的情況，使用超低損耗光纖成纜后造價高于普通光纖成纜約30%。

另有一種超低損大有效面積（LEAF）光纖，雖然其典型損耗可以降低到0.16 dB/km以下，但其與現網大量敷設的普通G.652D光纖熔接時因有效面積不匹配而會產生較大的熔接損耗，應用中存在較多兼容性問題，因此本文暫不討論這種超低損大有效面積光纖。

三、超低損耗光纖的應用場景

單跨段距離低于80km的場景下，一般無需使用任何光放大器，若使用超低損耗光纖，光纜造價將上升30%（一般估計此場景下造價上升幾十萬元），同時不節省任何光放大器投資，獲得的效益主要體現在光功率富余度上升最多2.4dB。此場景下使用超低損耗光纖的效費比相對較低。

單跨段距離在80km～200km的場景下，要使用色散補償模塊，除此之外，首先考慮使用摻鉺光纖放大器-功放（EDFA-BA）;如果使用EDFA-BA后的增益仍然不夠，一般會追加使用摻鉺光纖放大器-預放EDFA-PA;如果使用EDFA-BA和EDFA-PA后的增益仍然不夠，一般會追加使用前向糾錯編碼（FEC）設備。此場景下，使用超低損耗光纖會降低光纜損耗2.4dB～6dB，可減配光放大器：使用普通光纖必須追加使用FEC設備的部分場景下，使用超低損耗光纖可無需FEC設備;使用普通光纖必須追加使用EDFA-PA的部分場景下，使用超低損耗光纖可無需EDFA-PA;使用普通光纖必須使用EDFA-BA的部分場景下，使用超低損耗光纖可無需EDFA-BA。考慮到使用超低損耗光纖時光纜造價將上升30%（一般估計此場景下造價上升幾十萬元到上百萬元），FEC設備、EDFA-PA、EDFA-BA單臺造價一般不到10萬元，此場景下使用超低損耗光纖的效費比也相對不高。

單跨段距離超過200km的場景下，除了要使用色散補償、EDFA-BA、EDFA-PA、FEC設備之外，還要使用拉曼放大器甚至遙泵放大器，甚至存在一些場景即使綜合使用各種光放大器都無法開通光路。此場景下，使用超低損耗光纖會降低光纜損耗至少6dB，使用普通光纖必須追加使用拉曼放大器甚至遙泵放大器的部分場景下，使用超低損耗光纖可無需拉曼放大器或遙泵放大器，即使不能取消拉曼放大器或遙泵放大器，也可以提高（此場景下相對昂貴的）光功率富余度。使用超低損耗光纖時光纜造價將上升30%（一般估計此場景下造價上升上百萬元），拉曼放大器或遙泵放大器單臺造價一般在10萬元以上，拉曼放大器或遙泵放大器的安裝、運行維護相對麻煩，特別是使用傳統光纖無法開通光路，而使用超低損耗光纖可以開通光路的情況下使用超低損耗光纖的效益尤其高，考慮到上述因素，此場景下使用超低損耗光纖的效費比相對可觀。

四、結論

本文簡要介紹了超低損耗光纖的特性和造價，探討了不同單跨段距離場景下使用超低損耗光纖的優勢和劣勢。本文認為，單跨段距離超過200km的場景下使用超低損耗光纖的效費比相對可觀。