光通信的 3 個(gè)波段新秀，還不知道嗎？

  ICC訊 5G 網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸需求呈指數(shù)增長(zhǎng)，光網(wǎng)絡(luò)作為底層的承載網(wǎng)絡(luò)，其傳輸能力對(duì) 5G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至關(guān)重要。

  擴(kuò)展光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力的一大法寶就是不停深挖光纖可用的波段資源，也就是不斷擴(kuò)展光網(wǎng)絡(luò)的傳輸?shù)缆穼挾?。傳輸?shù)缆穼捔?，光網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力自然就提升了。

  近期，光網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)出波段新秀 CE、Cpp、C+L 波段，為擴(kuò)展光網(wǎng)絡(luò)傳輸能力增磚加瓦。

  下面小編就給大家聊聊光纖的這些波段。

  傳統(tǒng)波段

  光纖通信顧名思義就是光作為信息載體，光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。但是，不是所有的光都適合光纖通信。光的波長(zhǎng)不同(可以簡(jiǎn)單理解為顏色不同的光)，在光纖中的傳輸損耗就不同。傳輸損耗大的光，就沒(méi)辦法攜帶信息在光纖中傳輸了。

  經(jīng)過(guò)科學(xué)家長(zhǎng)期研究，最先發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)為 850nm 的光可以作為光通信使用的光，這個(gè)波段也被直接稱為 850nm 波段。但是，850nm 波段的波長(zhǎng)區(qū)域傳輸損耗比較大，也沒(méi)有合適的光纖放大器。因此，850nm 波段僅適宜于短程傳輸。

  而后，科學(xué)家又探索出“低損耗波長(zhǎng)區(qū)域”光波段，也就是 1260nm~1625nm 區(qū)域的光，最適合在光纖中傳輸。傳輸損耗和光波段關(guān)系參見(jiàn)下圖。

  1260nm~1625nm 區(qū)域又被細(xì)分為五個(gè)波段：O 波段、E 波段、S 波段、C 波段和 L 波段。

  O 波段

  O 波段波長(zhǎng)范圍為：1260nm~1360nm。此波段的光色散導(dǎo)致的信號(hào)失真最小，損耗最低，為早期的光通信波段。因此，被命名為 O-band(O 波段)，其中 O 指“Orignal(原始)”。

  E 波段

  E 波段波長(zhǎng)范圍為：1360nm~1460nm，E 波段是五個(gè)波段中最不常見(jiàn)的波段。E 指“extended(擴(kuò)展)”。從上面?zhèn)鬏敁p耗和光波段關(guān)系圖中，可以看到 E 波段有一個(gè)明顯的不規(guī)則傳輸損耗凸點(diǎn)。這個(gè)傳輸損耗凸點(diǎn)是因?yàn)? 1370nm~1410nm 波長(zhǎng)的光被氫氧根離子(OH-)吸收，所以導(dǎo)致傳輸損耗急劇加大，這個(gè)凸點(diǎn)也被稱為水峰。

  由于受早期光纖工藝限制，在光纖玻璃纖維中，經(jīng)常殘留有水(OH 基)雜質(zhì)，導(dǎo)致 E 波段的光在光纖中傳輸?shù)乃p最高，無(wú)法正常用于傳輸通信使用。

  隨著光纖加工工藝的提高，出現(xiàn)了 ITU-T G.652.D 光纖，使得 E 波段光的傳輸衰減變得比 O 波段低，解決了 E 波段光的水峰問(wèn)題。

  S 波段

  S 波段波長(zhǎng)范圍為：1460nm~1530nm。S 指“short-wavelength(短波長(zhǎng))”。S 波段光的傳輸損耗比 O 波段要低一些，常被用于 PON(無(wú)源光網(wǎng)絡(luò))系統(tǒng)的下行波長(zhǎng)。

  C 波段

  C 波段波長(zhǎng)范圍為：1530nm~1565nm。C 指“conventional(常規(guī))”。C 波段光的傳輸損耗最低，被廣泛用于城域網(wǎng)、長(zhǎng)途、超長(zhǎng)途以及海底光纜系統(tǒng)。波分網(wǎng)絡(luò)中也經(jīng)常用到 C 波段。

  L 波段

  L 波段波長(zhǎng)范圍為：1565nm~1625nm。L 指“l(fā)ong-wavelength(長(zhǎng)波長(zhǎng))”。L 波段光的傳輸損耗第二低。當(dāng) C 波段光不足以滿足帶寬需求的時(shí)候，L 波段光會(huì)作為補(bǔ)充用于光網(wǎng)絡(luò)。

  U 波段

  除了以上五個(gè)波段之外，其實(shí)還有一個(gè)波段會(huì)被用到，那就是 U 波段。U 波段的波長(zhǎng)范圍是 1625nm~1675nm。U 指“ultra-long-wavelength(超長(zhǎng)波長(zhǎng))”。U 波段則主要用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

  下面來(lái)小結(jié)一下這些傳統(tǒng)波段。

  CE / Cpp / C+L 波段

  光通信常用波段是：傳統(tǒng) C 波段的 1529.16nm ~ 1560.61nm 波長(zhǎng)范圍。這里所提及的新秀波段 CE / Cpp / C+L，是指當(dāng)前光通信為擴(kuò)展傳統(tǒng) C 波段傳輸資源而引入的新波段資源。

  從前面的傳統(tǒng)波段分析可知，要想擴(kuò)寬光通信所使用的 C 波段，可以向臨近短波長(zhǎng)波段(S 波段)和長(zhǎng)波長(zhǎng)波段(L 波段)求支援。這好比，要想擴(kuò)建現(xiàn)有道路，就只能看看道路兩旁的荒地是否可用，有荒地就可以擴(kuò)寬道路。

  接下來(lái)我們看看新秀波段 CE / Cpp / C+L，向 S 和 L 波段借用了哪些資源呢?

  CE 波段

  CE(C Extended)波段也稱 C + 波段。那 CE 波段較 C 波段“+”了哪些波長(zhǎng)范圍呢?我們可以將 C 波段資源劃分為 80 個(gè)通路傳輸信息，其中每個(gè)通路占用 0.4 nm 的波段范圍資源。因此，C 波段也稱為 C80 波段。CE 波段借用了 L 波段(即長(zhǎng)波長(zhǎng)波段)部分波長(zhǎng)資源，波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展為是 1529.16nm ~ 1567.14nm，CE 波段資源可劃分為 96 個(gè)通路傳輸信息，也就是 C96 波段。CE 波段的傳輸容量相對(duì)于 C 波段，增加了 20%。

  Cpp 波段

  Cpp(C plus plus)波段也稱為 C++ 波段。Cpp 波段不僅像 CE 波段那樣，向 L 波段借用波長(zhǎng)資源，也同時(shí)向 S 波段借用資源，波長(zhǎng)范圍擴(kuò)展為 1524.30nm ~ 1572.27nm。按照每個(gè)通路占用 0.4 nm 的波段范圍資源劃分，波段資源可以劃分為 120 個(gè)通路傳輸信息。因此 Cpp 波段也被稱為 C120 波段。Cpp 波段的傳輸容量相對(duì)于 C 波段，增加了 50%。

  C+L 波段

  C+L 波段從字面上可了解到，C 波段和 L 波段的資源都用于光通信。同樣按照每個(gè)通路占用 0.4 nm 的波段范圍資源劃分，C+L 波段常見(jiàn)傳輸方案有如下 3 種。

  C120+L80：Cpp 波段(120 個(gè)通路)+L 波段(80 個(gè)通路)，實(shí)現(xiàn) 200 波系統(tǒng)。其中 L 波段實(shí)際為 L + 波段，波長(zhǎng)范圍為 1575.16nm ~ 1617.66nm。C120+L80 傳輸方案的傳輸容量較 C 波段增加了 1.5 倍。

  C96+L96：CE 波段(96 個(gè)通路)+L 波段(96 個(gè)通路)，實(shí)現(xiàn) 192 波系統(tǒng)。其中 L 波段實(shí)際為 L++ 波段，波長(zhǎng)范圍為 1575.16nm ~ 1626.43nm。C96+L96 傳輸方案的傳輸容量較 C 波段增加了 1 倍多。

  C120+L96：Cpp 波段(120 個(gè)通路)+L 波段(96 個(gè)通路)，實(shí)現(xiàn) 216 波系統(tǒng)。其中 L 波段實(shí)際為 L++ 波段，波長(zhǎng)范圍為 1575.16nm ~ 1626.43nm。C120+L96 傳輸方案的傳輸容量較 C 波段增加了約 2 倍。

  最后，一張圖展示一下這三個(gè)新秀波段。

  總結(jié)

  總之，科學(xué)家已經(jīng)將光纖可用波長(zhǎng)資源拓展到非常大的范圍。但是，這些波段資源可以真正應(yīng)用到 5G 等通信系統(tǒng)中，還受到下面因素影響。

  受光器件的限制，例如下列光器件對(duì)新擴(kuò)展的波段范圍都不能直接支持，需要升級(jí)。

  摻鉺光纖放大器(EDFA)

  調(diào)制器等有源器件

  波長(zhǎng)選擇開(kāi)關(guān)(WSS)無(wú)源器件

  對(duì)于 L 波段，傳輸性能劣化，會(huì)增加運(yùn)維復(fù)雜性，進(jìn)而增加成本投入。

  可喜的是運(yùn)營(yíng)商已經(jīng)將充分利用現(xiàn)有光纖資源，擴(kuò)展光纖可用波段資源，提升傳輸容量，作為未來(lái)光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)，當(dāng)前也有部分運(yùn)營(yíng)商開(kāi)始部署 Cpp 波段光網(wǎng)絡(luò)。

  隨著技術(shù)的日新月異，未來(lái)我們一定可以看到采用 C+L 波段解決方案的光通信網(wǎng)絡(luò)。