光信息科学与技术(光信息科学与技术专业就业方向)

 

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。

1080P、4K、UHD等电视分辨率是如何计算的？中国已经迎来高清的时代，1080P已经无法满足大家的需求，近来4K电视受到大家强烈的注目。而所谓的1080P指的就是水平像素乘以垂直像素为1920×1080，4K则为3840×2160。

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。

生活当中很多朋友都会将隔离开关和断路器混为一谈，认为是同一种东西，但实际上这两者之间是有非常大区别的。

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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来源：中兴文档

编辑：小范

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