近日，國家電網有限公司信息通信分公司聯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建設進入創(chuàng)新發(fā)展新階段，柔性直流、分址級聯等新技術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，當前包括電力在內的通信行業(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，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，噪聲系數小，有效保障了測試系統(tǒng)的信號質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，具有極其重要的應用價值。
空芯光纖傳輸具有超低非線性效應。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）時已經出現非常顯著的非線性效應，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雜的拉曼放大器或遙泵放大設備的使用，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，還注重結合現網實際情況，分別驗證了2.5G/10G/100G/200G/400G QPSK、800G 16SQAM以及1.2T 64SQAM等多種速率及調制格式在空芯光纖中的傳輸特性，證明了其在跨越國網干線復雜部署環(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濟性，有望成為空芯光纖在電力系統(tǒng)應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用場景下長距離光纖通信的進一步提升。未來，國網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，推動空芯光纖技術在更廣泛的電力傳輸應用場景中的落地，并致力于實現電網通信性能及可靠性的全面提升。
