光通信的 3 个波段新秀，还不知道吗？

  ICC讯 5G 网络迅猛发展，网络数据传输需求呈指数增长，光网络作为底层的承载网络，其传输能力对 5G 网络发展至关重要。

  扩展光网络传输能力的一大法宝就是不停深挖光纤可用的波段资源，也就是不断扩展光网络的传输道路宽度。传输道路宽了，光网络的传输能力自然就提升了。

  近期，光网络涌现出波段新秀 CE、Cpp、C+L 波段，为扩展光网络传输能力增砖加瓦。

  下面小编就给大家聊聊光纤的这些波段。

  传统波段

  光纤通信顾名思义就是光作为信息载体，光纤作为传输介质的通信。但是，不是所有的光都适合光纤通信。光的波长不同(可以简单理解为颜色不同的光)，在光纤中的传输损耗就不同。传输损耗大的光，就没办法携带信息在光纤中传输了。

  经过科学家长期研究，最先发现波长为 850nm 的光可以作为光通信使用的光，这个波段也被直接称为 850nm 波段。但是，850nm 波段的波长区域传输损耗比较大，也没有合适的光纤放大器。因此，850nm 波段仅适宜于短程传输。

  而后，科学家又探索出“低损耗波长区域”光波段，也就是 1260nm~1625nm 区域的光，最适合在光纤中传输。传输损耗和光波段关系参见下图。

  1260nm~1625nm 区域又被细分为五个波段：O 波段、E 波段、S 波段、C 波段和 L 波段。

  O 波段

  O 波段波长范围为：1260nm~1360nm。此波段的光色散导致的信号失真最小，损耗最低，为早期的光通信波段。因此，被命名为 O-band(O 波段)，其中 O 指“Orignal(原始)”。

  E 波段

  E 波段波长范围为：1360nm~1460nm，E 波段是五个波段中最不常见的波段。E 指“extended(扩展)”。从上面传输损耗和光波段关系图中，可以看到 E 波段有一个明显的不规则传输损耗凸点。这个传输损耗凸点是因为 1370nm~1410nm 波长的光被氢氧根离子(OH-)吸收，所以导致传输损耗急剧加大，这个凸点也被称为水峰。

  由于受早期光纤工艺限制，在光纤玻璃纤维中，经常残留有水(OH 基)杂质，导致 E 波段的光在光纤中传输的衰减最高，无法正常用于传输通信使用。

  随着光纤加工工艺的提高，出现了 ITU-T G.652.D 光纤，使得 E 波段光的传输衰减变得比 O 波段低，解决了 E 波段光的水峰问题。

  S 波段

  S 波段波长范围为：1460nm~1530nm。S 指“short-wavelength(短波长)”。S 波段光的传输损耗比 O 波段要低一些，常被用于 PON(无源光网络)系统的下行波长。

  C 波段

  C 波段波长范围为：1530nm~1565nm。C 指“conventional(常规)”。C 波段光的传输损耗最低，被广泛用于城域网、长途、超长途以及海底光缆系统。波分网络中也经常用到 C 波段。

  L 波段

  L 波段波长范围为：1565nm~1625nm。L 指“long-wavelength(长波长)”。L 波段光的传输损耗第二低。当 C 波段光不足以满足带宽需求的时候，L 波段光会作为补充用于光网络。

  U 波段

  除了以上五个波段之外，其实还有一个波段会被用到，那就是 U 波段。U 波段的波长范围是 1625nm~1675nm。U 指“ultra-long-wavelength(超长波长)”。U 波段则主要用于网络监控。

  下面来小结一下这些传统波段。

  CE / Cpp / C+L 波段

  光通信常用波段是：传统 C 波段的 1529.16nm ~ 1560.61nm 波长范围。这里所提及的新秀波段 CE / Cpp / C+L，是指当前光通信为扩展传统 C 波段传输资源而引入的新波段资源。

  从前面的传统波段分析可知，要想扩宽光通信所使用的 C 波段，可以向临近短波长波段(S 波段)和长波长波段(L 波段)求支援。这好比，要想扩建现有道路，就只能看看道路两旁的荒地是否可用，有荒地就可以扩宽道路。

  接下来我们看看新秀波段 CE / Cpp / C+L，向 S 和 L 波段借用了哪些资源呢?

  CE 波段

  CE(C Extended)波段也称 C + 波段。那 CE 波段较 C 波段“+”了哪些波长范围呢?我们可以将 C 波段资源划分为 80 个通路传输信息，其中每个通路占用 0.4 nm 的波段范围资源。因此，C 波段也称为 C80 波段。CE 波段借用了 L 波段(即长波长波段)部分波长资源，波长范围扩展为是 1529.16nm ~ 1567.14nm，CE 波段资源可划分为 96 个通路传输信息，也就是 C96 波段。CE 波段的传输容量相对于 C 波段，增加了 20%。

  Cpp 波段

  Cpp(C plus plus)波段也称为 C++ 波段。Cpp 波段不仅像 CE 波段那样，向 L 波段借用波长资源，也同时向 S 波段借用资源，波长范围扩展为 1524.30nm ~ 1572.27nm。按照每个通路占用 0.4 nm 的波段范围资源划分，波段资源可以划分为 120 个通路传输信息。因此 Cpp 波段也被称为 C120 波段。Cpp 波段的传输容量相对于 C 波段，增加了 50%。

  C+L 波段

  C+L 波段从字面上可了解到，C 波段和 L 波段的资源都用于光通信。同样按照每个通路占用 0.4 nm 的波段范围资源划分，C+L 波段常见传输方案有如下 3 种。

  C120+L80：Cpp 波段(120 个通路)+L 波段(80 个通路)，实现 200 波系统。其中 L 波段实际为 L + 波段，波长范围为 1575.16nm ~ 1617.66nm。C120+L80 传输方案的传输容量较 C 波段增加了 1.5 倍。

  C96+L96：CE 波段(96 个通路)+L 波段(96 个通路)，实现 192 波系统。其中 L 波段实际为 L++ 波段，波长范围为 1575.16nm ~ 1626.43nm。C96+L96 传输方案的传输容量较 C 波段增加了 1 倍多。

  C120+L96：Cpp 波段(120 个通路)+L 波段(96 个通路)，实现 216 波系统。其中 L 波段实际为 L++ 波段，波长范围为 1575.16nm ~ 1626.43nm。C120+L96 传输方案的传输容量较 C 波段增加了约 2 倍。

  最后，一张图展示一下这三个新秀波段。

  总结

  总之，科学家已经将光纤可用波长资源拓展到非常大的范围。但是，这些波段资源可以真正应用到 5G 等通信系统中，还受到下面因素影响。

  受光器件的限制，例如下列光器件对新扩展的波段范围都不能直接支持，需要升级。

  掺铒光纤放大器(EDFA)

  调制器等有源器件

  波长选择开关(WSS)无源器件

  对于 L 波段，传输性能劣化，会增加运维复杂性，进而增加成本投入。

  可喜的是运营商已经将充分利用现有光纤资源，扩展光纤可用波段资源，提升传输容量，作为未来光通信网络发展的目标，当前也有部分运营商开始部署 Cpp 波段光网络。

  随着技术的日新月异，未来我们一定可以看到采用 C+L 波段解决方案的光通信网络。