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?，?A href="http://3xchallenge.com/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e7%bd%91%e7%bb%9c&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">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，就沒辦法攜帶信息在光纖中傳輸了。

  經(jīng)過科學(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)?370nm~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(zhǎng)+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(zhǎng)++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(zhǎng)++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)選擇開關(guān)（WSS）無源器件

  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，作為未來光通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的目標(biāo)，當(dāng)前也有部分運(yùn)營商開始部署Cpp波段光網(wǎng)絡(luò)。

  隨著技術(shù)的日新月異，未來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)。