光通信到底有哪些波段?

鲜枣课堂 2022-10-10 21:01

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



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