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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)?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)。