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 )數據傳輸需求呈指數增長(cháng)，光網(wǎng)絡(luò )作為底層的承載網(wǎng)絡(luò )，其傳輸能力對5G網(wǎng)絡(luò )發(fā)展至關(guān)重要。

  擴展光網(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，也就是不斷擴展光網(wǎng)絡(luò )的傳輸道路寬度。傳輸道路寬了，光網(wǎng)絡(luò )的傳輸能力自然就提升了。

  近期，光網(wǎng)絡(luò )涌現出波段新秀CE、Cpp、C+L波段，為擴展光網(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(cháng)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(cháng)期研究，最先發(fā)現波長(cháng)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(chēng)為850nm波段。但是，850nm波段的波長(cháng)區域傳輸損耗比較大，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(cháng)區域”光波段，也就是1260nm~1625nm區域的光，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區域又被細分為五個(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(cháng)范圍為：1260nm~1360nm。此波段的光色散導致的信號失真最小，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(cháng)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（擴展）”。從上面傳輸損耗和光波段關(guān)系圖中，可以看到E波段有一個(gè)明顯的不規則傳輸損耗凸點(diǎn)。這個(gè)傳輸損耗凸點(diǎn)是因為1370nm~1410nm波長(cháng)的光被氫氧根離子（OH-）吸收，所以導致傳輸損耗急劇加大，這個(gè)凸點(diǎn)也被稱(chēng)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)，導致E波段的光在光纖中傳輸的衰減最高，無(wú)法正常用于傳輸通信使用。

  隨著(zhù)光纖加工工藝的提高，出現了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(cháng)范圍為：1460nm~1530nm。S指“short-wavelength（短波長(cháng)）”。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 )）系統的下行波長(cháng)。

  C波段

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

  L波段

  L波段波長(cháng)范圍為：1565nm~1625nm。L指“l(fā)ong-wavelength（長(cháng)波長(cháng)）”。L波段光的傳輸損耗第二低。當C波段光不足以滿(mǎn)足帶寬需求的時(shí)候，L波段光會(huì )作為補充用于光網(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(cháng)范圍是1625nm~1675nm。U指“ultra-long-wavelength（超長(cháng)波長(cháng)）”。U波段則主要用于網(wǎng)絡(luò )監控。

  下面來(lái)小結一下這些傳統波段。

  CE/Cpp/C+L波段

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

  從前面的傳統波段分析可知，要想擴寬光通信所使用的C波段，可以向臨近短波長(cháng)波段（S波段）和長(cháng)波長(cháng)波段（L波段）求支援。這好比，要想擴建現有道路，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(chēng)C+波段。那CE波段較C波段“+”了哪些波長(cháng)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(chēng)為C80波段。CE波段借用了L波段（即長(cháng)波長(cháng)波段）部分波長(cháng)資源，波長(cháng)范圍擴展為是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于C波段，增加了20%。

  Cpp波段

  Cpp（C plus plus）波段也稱(chēng)為C++波段。Cpp波段不僅像CE波段那樣，向L波段借用波長(cháng)資源，也同時(shí)向S波段借用資源，波長(cháng)范圍擴展為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(chēng)為C120波段。Cpp波段的傳輸容量相對于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200波系統。其中L波段實(shí)際為L(cháng)+波段，波長(cháng)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192波系統。其中L波段實(shí)際為L(cháng)++波段，波長(cháng)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216波系統。其中L波段實(shí)際為L(cháng)++波段，波長(cháng)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

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

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

  摻鉺光纖放大器（EDFA）

  調制器等有源器件

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

  對于L波段，傳輸性能劣化，會(huì )增加運維復雜性，進(jìn)而增加成本投入。

  可喜的是運營(yíng)商已經(jīng)將充分利用現有光纖資源，擴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，當前也有部分運營(yíng)商開(kāi)始部署Cpp波段光網(wǎng)絡(luò )。

  隨著(zhù)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 )。