近日，华中科技大学，武汉光迅科技股份有限公司，国家电网信息通信公司，与康宁光通信首次报道了单跨距1002.75公里无中继光通信传输实验成果，该论文在2024 OECC 上作为学术质量最高的post deadline paper发表。本次实验采用了康宁EX2500超低损耗大有效面积G.654.E光纤，单跨距离1002.75公里无中继，链路总损耗为145.4dB，该方案采用OOK调制、扩频编码和外差检测、商用高阶拉曼泵等传输和放大技术。
  超长单跨无中继传输技术
  随着光纤通信网络的不断发展和延伸，针对荒漠、海洋等偏远、恶劣环境下的通信传输需求将逐渐增加。其中，无中继光通信系统因其无需任何在线有源设备，可以简化传输线路，降低线路复杂性和整体系统成本。因此，超长跨距光传输技术被广泛应用于电网、铁路、高速公路、石油天然气管道等专用通信系统中，以跨越沙漠、海洋、森林、沼泽等广大无人区域。同时超长单跨无中继光传输也可以为运营商在特殊场景下简化线路设计、优化整体系统成本。
  本实验所取得的突破
  根据已有的报道，目前最长的单跨无中继传输距离为：2.5 Gb/s单跨 713.2公里，10 Gb/s单跨665公里，100 Gb/s单跨653公里，400 Gb/s单跨502公里，800 Gb/s单跨404公里，如图1所示。
  EX2500超低衰减大有效面积光纤



图1 不同信道比特率下的无中继传输距离记录


  在本次实验中，通过使用最佳电子和光学系统，在2 Mb/s的速度下，超过1002.7 km的单跨无中继传输和145.4 dB的超低损耗记录。在2.5 Gb/s的传输速度下，实现了单跨无中继808.2公里的超长传输记录，这意味着与之前的记录相比，距离增加了95公里。
  在本次实验中，除了传输设备的创新外，另外一个亮点是采用了康宁Corning® Vascade® EX2500光纤，该光纤具有超低衰减系数(其典型值为0.148dB/km @1550nm，本次实验中的衰减低至0.145dB/km)和大有效面积特性 (有效面积典型值为125μm²)，符合ITU-T G.654.B/D/E标准。EX2500是专为具有挑战的超长距离大容量传输网络设计的创新产品。EX2500光纤能助力海洋和陆地长途干线网络提升性能，简化网络设计，构建高价值的海洋与陆地长途干线网络。可实现海洋与陆地长途干线光缆的无缝连接。该产品极低的衰减和大有效面积也可应用于电力、石油等专网超长站距场景，支持专网通信系统向更高速率和容量升级。
  无中继技术的应用与展望
  超长单跨无中继光传输技术主要应用领域及优势有：

  (1)电网、铁路、高速公路、石油天然气管道等专用通信网：这些专用网络通常需要穿越偏远无人的山区或荒漠，传统光纤通信系统设立中继站不仅需要进行中继站设备机房的建设，同时还需要设立专门的电源转换设备为中继站的光通信设备提供电源，此外还需要额外承担大量的中继站维护运行成本。不仅在建立中继站和维护中花费大量的成本开销，同时任意一个中继站出现故障，都会导致整体光纤通信系统的通信中断。而采用无中继光通信系统，不仅能够降低大量的建设和维护中继站的资金成本，同时能够提升通信网络的运行稳定性。
  (2)近海通信网：随着近些年国家大力发展近海渔业资源和其他海洋资源，在近海的渔业设备或海洋其他矿产资源探测系统的发展与部署，部署陆地光缆线路或采用跨洋光缆线路均存在成本较高或其他的制约因素而较难实施。利用无中继光通信系统能够极大地简化线路设计与整体系统成本，能够针对性解决近年来不断增长的近海通信传输市场需求。
  (3)运营商网络中跨越湖泊、沙漠，沼泽或山区等无人区域：无中继超长跨距传输系统能够实现稳定性高的高效光通信链路的传输，能够成为特殊通信场景需求的有效解决方案。