超低损耗光纤在电力通信中应用的探讨

陈新南 连伟华 马一宁

摘  要：电力系统的部分单跨段长距离光缆衰耗大，导致开通光传输链路存在一定困难。超低损耗光纤在一定程度上减小了衰耗，现已日渐成熟。本文探讨了在电力系统的光缆中应用超低损耗光纤的几个典型场景和应用超低损耗光纤的优劣势，认为单跨段距离超过200km的场景下使用超低损耗光纤的效费比相对可观。

关键词：电力，通信，光纤，超长距，超低损耗

一、引言

电力系统的光缆随着输电线路一并建设，单跨段长距离的情况较为常见。在超低损耗光纤日益成熟的背景下，电力系统新建光缆是否应该使用超低損耗光纤？何种情况下应该使用超低损耗光纤？这些问题逐渐被提上日程。本文将探讨超低损耗光缆在电力通信中应用的一些问题。

二、超低损耗光纤简介

超低损耗光纤的纤芯采用纯二氧化硅，通过在包层掺杂以降低包层的折射率，使得光在纤芯至包层的界面满足全反射条件。本文取超低损耗光纤的典型损耗值0.17 dB/km、普通光纤的典型损耗值0.2dB/km作为讨论的基准，以电力光传输通信最普遍使用的同步数字体系（SDH）技术体制为使用光纤的主要对象。根据相关电力光纤复合架空地线（OPGW）光缆建设工程采购的情况，使用超低损耗光纤成缆后造价高于普通光纤成缆约30%。

另有一种超低损大有效面积（LEAF）光纤，虽然其典型损耗可以降低到0.16 dB/km以下，但其与现网大量敷设的普通G.652D光纤熔接时因有效面积不匹配而会产生较大的熔接损耗，应用中存在较多兼容性问题，因此本文暂不讨论这种超低损大有效面积光纤。

三、超低损耗光纤的应用场景

单跨段距离低于80km的场景下，一般无需使用任何光放大器，若使用超低损耗光纤，光缆造价将上升30%（一般估计此场景下造价上升几十万元），同时不节省任何光放大器投资，获得的效益主要体现在光功率富余度上升最多2.4dB。此场景下使用超低损耗光纤的效费比相对较低。

单跨段距离在80km～200km的场景下，要使用色散补偿模块，除此之外，首先考虑使用掺铒光纤放大器-功放（EDFA-BA）;如果使用EDFA-BA后的增益仍然不够，一般会追加使用掺铒光纤放大器-预放EDFA-PA;如果使用EDFA-BA和EDFA-PA后的增益仍然不够，一般会追加使用前向纠错编码（FEC）设备。此场景下，使用超低损耗光纤会降低光缆损耗2.4dB～6dB，可减配光放大器：使用普通光纤必须追加使用FEC设备的部分场景下，使用超低损耗光纤可无需FEC设备;使用普通光纤必须追加使用EDFA-PA的部分场景下，使用超低损耗光纤可无需EDFA-PA;使用普通光纤必须使用EDFA-BA的部分场景下，使用超低损耗光纤可无需EDFA-BA。考虑到使用超低损耗光纤时光缆造价将上升30%（一般估计此场景下造价上升几十万元到上百万元），FEC设备、EDFA-PA、EDFA-BA单台造价一般不到10万元，此场景下使用超低损耗光纤的效费比也相对不高。

单跨段距离超过200km的场景下，除了要使用色散补偿、EDFA-BA、EDFA-PA、FEC设备之外，还要使用拉曼放大器甚至遥泵放大器，甚至存在一些场景即使综合使用各种光放大器都无法开通光路。此场景下，使用超低损耗光纤会降低光缆损耗至少6dB，使用普通光纤必须追加使用拉曼放大器甚至遥泵放大器的部分场景下，使用超低损耗光纤可无需拉曼放大器或遥泵放大器，即使不能取消拉曼放大器或遥泵放大器，也可以提高（此场景下相对昂贵的）光功率富余度。使用超低损耗光纤时光缆造价将上升30%（一般估计此场景下造价上升上百万元），拉曼放大器或遥泵放大器单台造价一般在10万元以上，拉曼放大器或遥泵放大器的安装、运行维护相对麻烦，特别是使用传统光纤无法开通光路，而使用超低损耗光纤可以开通光路的情况下使用超低损耗光纤的效益尤其高，考虑到上述因素，此场景下使用超低损耗光纤的效费比相对可观。

四、结论

本文简要介绍了超低损耗光纤的特性和造价，探讨了不同单跨段距离场景下使用超低损耗光纤的优势和劣势。本文认为，单跨段距离超过200km的场景下使用超低损耗光纤的效费比相对可观。