近日，国家电网有限公司信息通信分公司联合上海诺基亚贝尔股份有限公司、长飞光纤光缆股份有限公司及旗下子公司长飞(武汉)光系统股份有限公司，开展了基于空芯光纤的电力长距传输应用验证，在电力长距离光传输方面进行了全新的积极尝试与探索，并取得了业界首创的突破性成果。
近年来，以特高压为代表的电网建设进入创新发展新阶段，柔性直流、分址级联等新技术对电力通信传输距离及时延提出了更高的要求。光纤线路时延作为传输时延的主要部分，当前包括电力在内的通信行业长距离传输主要使用石英光纤，其最低时延已达到瓶颈，这给新业务对于大容量长距离通信和低时延的需求，带来了挑战。
面向这一重大挑战，此次实验验证平台采用了长飞公司提供的最新发布的空芯反谐振光纤。该光纤不同于传统玻璃纤芯光纤，以空气替代实芯石英介质，能从根本上克服石英光纤的时延和传输损耗限制，破解石英介质带来的通信性能瓶颈，具有低时延、超低非线性以及潜在超低损耗的优势，是下一代电力光纤长距离通信技术重要发展方向。长飞光系统公司为此次验证提供了5W高功率光纤放大器，此模块具备37dBm输出功率，噪声系数小，有效保障了测试系统的信号质量和更远的传输距离。同时，上海诺基亚贝尔为此次验证提供了单载波速率1.2Tbit/s的1830 PSS高速OTN传输系统，该系统采用自研高制程DSP芯片的超相干光传输模块，可为电力长距离传输提供更高性能、更高光谱效率的高速大容量传输解决方案。
经此次传输平台验证，空芯光纤与传统玻芯光纤相比，传输时延降低了约30%，这一成果对于降低超长距离特高压输电，尤其是特高压柔性直流输电等场景下的通信时延，具有极其重要的应用价值。
空芯光纤传输具有超低非线性效应。随着入纤光功率逐步增大，玻芯光纤上信号传输误码率呈指数型上升趋势，而在同一实验环境下，空芯光纤上信号传输误码率几乎无变化。尤其要指明的一点，玻芯光纤信号功率超过+11 dBm（~ 0.012 W）时已经出现非常显著的非线性效应，而空芯光纤成功地将入纤光功率提高到至少+37 dBm（5W），验证了空芯光纤的非线性容限相比玻芯光纤提升了至少3个数量级，这表明在未来特高压通信中，空芯光纤可帮助显著减少昂贵复杂的拉曼放大器或遥泵放大设备的使用，在大幅提升单跨段传输距离的同时降低运维及建设难度。
此次验证除了研究空芯光纤的高速传输特性，还注重结合现网实际情况，分别验证了2.5G/10G/100G/200G/400G QPSK、800G 16SQAM以及1.2T 64SQAM等多种速率及调制格式在空芯光纤中的传输特性，证明了其在跨越国网干线复杂部署环境（沙漠、海洋、森林、沼泽等广大无人区域）下的独特优势。
需要指出的是，此次验证还首次在业界测试了SDH信号经由5W大功率放大后，空芯光纤与G.652.D、G.654.E玻芯光纤混合承载的可行性和超长距离特性，实验结果证明SDH+空芯光纤与玻芯光纤混合的方式比传统非拉曼SDH部署增加15 dB以上，比拉曼遥泵SDH部署增加至少10 dB，即在首段使用空芯光纤及5W大功率入纤信号后，接续玻芯光纤，这种组合方式兼顾了空芯光纤的高性能特性及玻芯光纤的经济性，有望成为空芯光纤在电力系统应用中的最佳解决方案。
随着空芯光纤制造工艺的不断突破，其衰减系数不断下降，加之其超低时延、超低非线性等优异特性，必将推动电力特高压输电、柔性直流输电等多种应用场景下长距离光纤通信的进一步提升。未来，国网信通公司与上海诺基亚贝尔及长飞公司将继续深化合作，推动空芯光纤技术在更广泛的电力传输应用场景中的落地，并致力于实现电网通信性能及可靠性的全面提升。
编辑：吴双 李珮雯
光纤电力通信上海市诺基亚贝尔
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