新的FTTH應(yīng)用正對(duì)光纖" title="光纖">光纖的彎曲損耗性能" title="性能">性能產(chǎn)生前所未有的挑戰(zhàn)。波長更長的光波在彎曲度更大的光纖中傳播需要新型" title="新型">新型的單模光纖，它的宏彎曲損耗要比傳統(tǒng)的單模光纖小500倍，這樣才能用于室內(nèi)的引入光纜。
如圖1所示，目前的FTTH應(yīng)用比如GPON，使用更長的波長，這就帶來更大的彎曲損耗，潛在地減少了PON的延伸距離和服務(wù)的可靠性，因?yàn)檫@些都受到光功率預(yù)算的限制。新的PON系統(tǒng)將使用更長的波長，彎曲損耗將達(dá)到目前的2倍到4倍。

圖1：FTTX 波長與MDU/IHW入戶光纜的宏彎曲損耗對(duì)應(yīng)曲線。

已經(jīng)商用的G.657A可彎曲單模光纖已經(jīng)能滿足當(dāng)前的和新出現(xiàn)的中心局、戶外線纜箱和樓宇骨干網(wǎng)的需求。然而，最新的需求是要把光纖引入室內(nèi)的光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU），這就需要新一代的超彎曲不敏感光纖。這些應(yīng)用需要光纜能實(shí)現(xiàn)5mm半徑的彎曲，并且在樓宇（MDU）中安裝和室內(nèi)布線（IHW）時(shí)都像銅纜一樣的簡單、方便。一個(gè)5mm半徑的彎曲對(duì)于1550nm的光波來說，傳統(tǒng)的G.652D光纖會(huì)產(chǎn)生50dB甚至更大的彎曲損耗，即使是符合最新ITU G.657A和G.657B標(biāo)準(zhǔn)的光纖，也會(huì)產(chǎn)生2dB到10dB的彎曲損耗，這種性能也是不可接受的。
共振輔助光纖（RAF：Resonance Assisted Fiber）是一種新型的超彎曲不敏感單模光纖，在1550nm波長和5mm的彎曲半徑時(shí)只有可以忽略的最大0.1dB的額外損耗。RAF是第一種符合MDU和IHW入戶光纖5mm彎曲半徑要求的實(shí)心光纖，同時(shí)它還和普通光纖有很好的兼容性。但是在安裝可彎曲光纖到網(wǎng)絡(luò)中之前，必須考慮到它在彎曲狀態(tài)下的光學(xué)和機(jī)械性能，以避免造成服務(wù)的可靠性不足。

MUD入戶線和室內(nèi)布線要求更小的彎曲
傳統(tǒng)的FTTH安裝方式都是把ONU放在住所或者建筑物的外墻。而最近運(yùn)營商和一些規(guī)模較小的提供商們開始把ONU安裝到了室內(nèi)，為的是使用一種不那么堅(jiān)固而成本更低的ONU。對(duì)MDU來說，ONU被安裝在每一個(gè)住戶內(nèi)，一方面推遲了用戶對(duì)電子設(shè)備的投資，另一方面也避免了因?yàn)楫?dāng)前金屬電纜的老化和質(zhì)量問題造成的不可預(yù)測的花費(fèi)。雖然常規(guī)的G.657A或B可彎曲光纖在使用一些輔助元件或管道來嚴(yán)格控制它的彎曲半徑時(shí)也能用于室內(nèi)布線，但許多運(yùn)營商更傾向于使用快速的、低技術(shù)含量的、像銅纜一樣的安裝方式。傳統(tǒng)光纖如果像銅雙絞線一樣在室內(nèi)尖銳的拐角處隨意地布線安裝，那么它的額外損耗將達(dá)到5到50dB甚至更多。
Verizon公司認(rèn)識(shí)到了在部署光纖到MDU時(shí)面臨的這一挑戰(zhàn)，并且發(fā)布了VZ.TPR.9424，“Verizon的NEBS標(biāo)準(zhǔn)：MDU入戶線的測試要求”，其中包含了一條“MDU模擬試驗(yàn)”用來模擬在安裝入戶光纖中可能產(chǎn)生的不可控的光纖彎曲。Verizon和其他服務(wù)提供商的PON部署工作都因?yàn)楣鈱W(xué)損耗而受到限制，因此提供商都想方設(shè)法要減少他們接入網(wǎng)的光學(xué)損耗。結(jié)果就是，MDU模擬測試要求被測光纜在以下所有情況下都能達(dá)到1550nm光波長下最大損耗不超過0.4dB：
無拉力的10個(gè)90o轉(zhuǎn)彎
1個(gè)90o的轉(zhuǎn)彎并在轉(zhuǎn)彎處承載 2kg的拉力
1個(gè)90o的轉(zhuǎn)彎并在轉(zhuǎn)彎處承載 14kg的拉力
沿10mm直徑的軸纏繞兩圈
安裝30個(gè)T25規(guī)格的卡線釘

標(biāo)準(zhǔn)的制定正在跟上
大部分對(duì)光纖彎曲有嚴(yán)格要求的應(yīng)用目前都能找到合適的可彎曲光纖。ITU-T G.657規(guī)范中描述了可彎曲光纖，并且包含了A和B的分級(jí)規(guī)格。G.657A規(guī)范描述了一種彎曲損耗比標(biāo)準(zhǔn)G.652D光纖低3到5倍，而其它性能完全符合G.652D規(guī)范的單模光纖。有的G.657A光纖產(chǎn)品可以達(dá)到低于標(biāo)準(zhǔn)G.652D光纖10倍的彎曲損耗。這些G.657A光纖適用于中心局、數(shù)據(jù)中心、豎直光纜、機(jī)柜、大部分樓宇布線甚至一些在終端可能會(huì)遇到光纜彎曲情況的戶外設(shè)備等。
在2006年和2007年，世界范圍內(nèi)的服務(wù)提供商開始轉(zhuǎn)向使用G.657A光纖來應(yīng)對(duì)這些應(yīng)用。G.657A光纖也在FTTH中找到了一些應(yīng)用。例如，一些服務(wù)提供商已經(jīng)使用G.657A光纖和微導(dǎo)管來完成一些新的室內(nèi)入戶布線，以達(dá)到節(jié)約成本的目的。
最近，一些服務(wù)提供商開始在室內(nèi)布置入戶光纜，但反映出來有不可接受的彎曲損耗。G.657B標(biāo)準(zhǔn)的可彎曲光纖就是針對(duì)室內(nèi)安裝設(shè)計(jì)的，它的彎曲損耗可以比G.652D光纖低20倍，并且其它性能不需要完全滿足G.652D標(biāo)準(zhǔn)。
最近測試符合G.657B標(biāo)準(zhǔn)的4.8mm光纜時(shí)發(fā)現(xiàn)，按照VZ.TPR.9424規(guī)范來模擬測驗(yàn)它的彎曲損耗為4.6dB。這樣的損耗已經(jīng)比G.657B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的指標(biāo)要好3倍了，但仍然比圖2中所示的Verizon MDU模擬測試要求的最大0.4dB的彎曲損耗高10倍。


圖2 這根G.657A/B標(biāo)準(zhǔn)的光纖不能符合VZ.TPR9424規(guī)定的MDU安裝要求。

ITU和IEC美國咨詢委員會(huì)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到目前的G.657B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的7.5mm最小彎曲半徑對(duì)于入戶光纜的應(yīng)用是嚴(yán)重不足的。由眾多領(lǐng)先運(yùn)營商支持的該委員會(huì)，已經(jīng)建議ITU第6研究組應(yīng)該采用一種新的入戶光纜標(biāo)準(zhǔn)。第6研究組這才考慮建立這樣一個(gè)最小彎曲半徑為5mm的標(biāo)準(zhǔn)，這將使得隨意的線纜安裝方式成為可能，它所需的技術(shù)含量低、像銅纜一樣的方式、可以包含多個(gè)尖銳的彎曲和卡線釘。
服務(wù)提供商希望光纖具有比G.657B光纖低得多的彎曲損耗，但仍然符合G.652D單模光纖的標(biāo)準(zhǔn)和FTTH設(shè)備的需求，并且適合未來的傳輸波長和系統(tǒng)。不幸的是，現(xiàn)有的“超B類”光纖，包括一些自稱是兼容G.652D標(biāo)準(zhǔn)的光纖，都表現(xiàn)出如下的一條或者更多的不足：
在半徑5mm彎曲時(shí)的彎曲損耗 過大（>0.1 dB每彎）
和現(xiàn)有的G.652光纖熔接時(shí)損耗過高
需要特殊的連接頭
需要特殊的熔接方法
過高的多徑干擾（MPI）
和廣泛使用的纖芯對(duì)準(zhǔn)熔接法不兼容

新的光纖技術(shù)
新的RAF技術(shù)解決了這個(gè)兩難的問題，滿足了多種相互沖突的要求。RAF在一根實(shí)心光纖中使用了簡單和新穎的組合折射率，使得1550nm波長的光波在5mm彎曲半徑的光纖中繞行360o之后的彎曲損耗小于0.1dB，同時(shí)能保持與現(xiàn)有G.652D、G.657A/B光纖的兼容性。
RAF光纖的彎曲損耗比標(biāo)準(zhǔn)G.652單模光纖低500倍，同時(shí)滿足Verizon的MPI要求和IEC的1260nm最大截止波長，并且提供了8.8um的模場直徑，兼容了熔接和連接頭的要求。此外，RAF光纖和光纜的生產(chǎn)也是采用現(xiàn)有的大批量制造工藝。
入戶光纖采用RAF的目的是為了使緊貼拐角的布線能有近乎0的信號(hào)損耗。這些光纜在Verizon TPR.9424 MDU模擬測試（參見圖3）中的典型彎曲損耗都小于0.2dB。


圖3：4.8mm光纜中的共振輔助光纖按照VZ.TPR MDU進(jìn)行模擬測試。

RAF光纖是為現(xiàn)有的或者新建的網(wǎng)絡(luò)提供簡單、高效的部署而設(shè)計(jì)的。RAF的端接和安裝都可以通過標(biāo)準(zhǔn)的工具和方法來進(jìn)行。因?yàn)樗怯蓪?shí)心玻璃制造的，消除了現(xiàn)有納米結(jié)構(gòu)光纖中的隨機(jī)孔隙可能引起的問題和限制。RAF一致的、實(shí)心的結(jié)構(gòu)保證了沿著光纖長度上均勻的光學(xué)性能。
RAF光纖可以跟G.652D、G.657A和G.657B光纖進(jìn)行包層和纖芯對(duì)準(zhǔn)的熔接，使用的也是現(xiàn)有的設(shè)備和方法。標(biāo)準(zhǔn)連接器的安裝、拋光和清潔方法也都適用，并且RAF入戶光纖同時(shí)支持工廠端接連接器和現(xiàn)場端接連接器?，F(xiàn)場端接RAF可以使用新的熔接連接器（fusion splice-on connector）技術(shù)，它無需接合和松解控制工具（splice and slack management hardware），同時(shí)機(jī)械式接續(xù)對(duì)RAF來說也是可以的，不用像其它光纖那樣要防止折射率匹配膠漏到孔隙中?？傊?，RAF可以用普通G.652D光纖的端接方法來進(jìn)行端接。

圖4：不同結(jié)構(gòu)光纖1550nm波長的彎曲損耗比較。

RAF的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)由包圍纖芯的一個(gè)環(huán)和一道槽組成。溝槽有助于將基本模式限定在纖芯內(nèi)，而環(huán)有助于衰減不需要的高階模式，從而產(chǎn)生具有良好彎曲性能的光纖，同時(shí)又保持了兼容于FTTX應(yīng)用的模場和截止波長。此結(jié)構(gòu)使得RAF能提供如下三個(gè)最優(yōu)的指標(biāo)：<0.1dB每彎的彎曲損耗、易于安裝（熔接和連接器連接）、與G.652D兼容。
雖然光學(xué)性能是至關(guān)重要的，但機(jī)械可靠性也是確保給客戶提供可靠性服務(wù)的重要因素。4.8mm直徑的RAF引入光纜給光纖的安裝和使用提供了保護(hù)，并且在Verizon MDU引入線模擬測試中得出了每條光纜<0.5ppm/年的機(jī)械故障率。3mm直徑的RAF光纜適于使用在模塊內(nèi)部或者類似有保護(hù)的環(huán)境中，這些地方對(duì)于彎曲半徑要求不是很嚴(yán)格。耐惡劣天氣的室內(nèi)/室外4.8mm RAF光纜被用于從室外接入的情況，用來替代室外到室內(nèi)這一段的光纖的連接和管理，同時(shí)也便于使用成本更低的室內(nèi)ONU。

三個(gè)壓力
更長的波長、更小的彎曲半徑、更嚴(yán)格的光功率預(yù)算，這三個(gè)壓力推動(dòng)著可彎曲光纖在FTTX中的應(yīng)用。雖然G.657A光纖可以滿足大多數(shù)對(duì)彎曲敏感的安裝要求，但是室內(nèi)引入光纖的安裝需要傳統(tǒng)的快速便捷的“銅纜安裝”方式，這就要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過G.657B性能的光纖。
新的超彎曲不敏感RAF入戶光纖可以使用卡線釘、能在尖銳轉(zhuǎn)角處彎曲，安裝快速簡便，不需要使用昂貴的、占空間的管道，不需要控制彎曲半徑。RAF光纖可以彎曲而不破壞光纖性能，使得它的機(jī)械和光學(xué)可靠性得到保證，同時(shí)向下兼容了常規(guī)的單模光纖和它們的端接方式。
第一根RAF的開發(fā)是為了支持非常高功率的激光器應(yīng)用。而新的RAF是專門為FTTX應(yīng)用而優(yōu)化的。由圖4的模擬例子可以證明，RAF在5mm彎曲半徑時(shí)的彎曲損耗比輔槽光纖低5到10倍。