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到底什么是CE、C++、C+L波段?

点击量:85   时间:2021-06-22 12:25

本文转载自微信公众号「鲜枣课堂」,作者小枣君。转载本文请联系鲜枣课堂公众号。

前几天写光通信那篇文章的时候,提到了CE、C++、C+L波段。

很多同学问,之前知道的都是O波段、E波段、C波段、L波段,没听说过什么CE、C++、C+L波段,这是啥意思?

今天,小枣君就专门给大家解释一下。

传统波段

大家都知道,光纤通信,就是利用光作为信息载体,在纤芯中传输,进行通信。

然而,并不是所有的光,都适合光纤通信。光的波长不同,在光纤中的传输损耗就不同。

光纤的核心——纤芯(石英纤维)

为了尽可能减小损耗,保证传输效果,科研工作者一直在致力于寻找频率(波长)最合适的光。

上世纪70年代初,光纤通信开启实用化落地的进程。当时主要的研发对象,是多模光纤。

多模光纤的纤芯直径更大,容许不同模式的光在一根光纤上传输。

最早被使用的光,是波长为850nm的光,这个波段(band),也被直接称为850nm波段。

后来,到了70年代末80年代初,单模光纤开始了大规模的应用。

经过测试,工程师们发现,1260nm~1360nm波长范围的光,由色散导致的信号失真最小,损耗最低。

所以,他们将这一波长范围采纳为早期的光通信波段,并命名为O-band(O波段)。O,是“Orignal(原始)”的意思。

此后的三四十过年,经过漫长的摸索和实践,专家们逐渐总结出一个“低损耗波长区域”,也就是1260nm~1625nm区域。这个波长区域范围的光,最适合在光纤中传输。

这个区域被进一步划分成了五个波段,分别是:O波段,E波段,S波段,C波段和L波段。

随着技术的不断演进变化,专家们还验证了光纤传输损耗和光波波长之间的规律,如下图所示:

最常用的波段,被称为C波段(1530nm~1565nm)。C,是“conventional(常规)”的意思。

C波段表现出的损耗最低,被广泛用于城域网、长途、超长途以及海底光缆系统。WDM波分复用系统中,也经常用到C波段。

C波段旁边的L波段(1565nm~1625nm),是损耗第二低的波段,也是行业的主流选择之一。当C波段不足以满足带宽需求的时候,也会采用L波段作为补充。L,是“long-wavelength(长波长)”的意思。

S波段(1460nm~1530nm),也就是“short-wavelength(短波长)”波段,光纤损耗比O波段要高一些。它经常被用于PON(无源光网络)系统的下行波长。

PON就是家庭光纤宽带的那套系统。

它的上行波长为1310nm,下行波长为1490nm。

最后再来看看E波段。

这个波段有点特别,它是五个波段中最不常见的波段。E,是“extended(扩展)”的意思。

大家观察刚才那张波长和损耗关系图时,会发现,E波段有一个明显的不规则激凸。

那是因为1370-1410nm波段,氢氧根离子(OH-)吸收,所以损耗急剧加大。这也被称为水峰。

早期的时候,因为工艺限制,光纤玻璃纤维中,经常残留有水(OH基)杂质,导致E波段的衰减最高,无法正常使用。

后来,玻璃制作过程中的脱水技术发明,E波段中最常用的光纤(ITU-T G.652.D)的衰减变得比O波段低,从而解决了水峰问题。(G.652.D也被称为低水峰光纤或无水峰光纤。)

除了以上波段之外,其实还有一个波段会被用到,那就是U波段(ultra-long-wavelength band,超长波段:1625-1675 nm)。U频段则主要用于网络监控。

汇总一下,如下表所示:

波段的扩展趋势

时至今日,波段的情况又发生了变化。

随着网络数据流量的不断增长,光纤的容量需要进一步扩大。

想要扩大容量,有这么几种办法:

1、采用更牛逼的调制方式、频谱整形技术、各种复用手段(偏振复用,空分复用甚至角动量复用等);

2、扩大单根光纤中的纤芯数量;

3、用更大的频谱带宽,增加波道数量。

针对第三种方法,专家们就想出了,对现有的波段(前文提到的那些波段)进行扩展。

CE波段

传统C波段,指的是1529.16nm到1560.61nm的波段,从频率上看是195.9THz到191.6THz,大约可使用频谱范围是4THz。在50GHz间隔下,这个传统C波段可以支持80波,因此,也称为C80波段。

而CE波段,是在C80波段的基础上,向长波长扩展了一点点,波长范围是1529.16-1567.14nm,大约可使用频谱范围是4.8THz。在50GHz间隔下,CE波段可以支持96波,因此,也称为C96波段。

C96波段相比C80波段,传输容量可提升20%。

C++波段

再来看看C++波段方案。

大家看到C++,一定会觉得很亲切。其实,这里的C++,和C++编程语言没有任何关系。

C++,其实就是在C96扩展的基础上,进一步扩展,波长范围是1524-1572nm,大约可使用范围达到6THz,波长数可以扩展到120波。C++也因此被称为C120波段(也有称为Super C Band)。

C++波段相比C80波段,传输容量可提升50%。

C+L波段

最后看看C+L波段方案。

L波段1565nm到1625nm,如果按照1570~1611nm算,可用频谱范围大约是4.8THz。因此,C+L波段,可以实现192个波长,频谱带宽接近9.6THz,传输容量提升将近1倍。

画一张图,对比如下:

再列个表,更方便对比:

值得一提的是,C+L也有潜在的多种方案及频谱边界,例如:

C4T+L4T:1529~1561nm(4THz) + 1572~1606nm(4THz)

C6T+L6T:1524~1572nm(6THz) + 1575~1626nm(6THz)

大家应该也看出来了,其实L波段也有L++波段的,有时候也被称为Super L Band。

结语

以上,就是C、CE、C++、C+L波段的区别介绍。

总的来看,光纤可用频谱资源已经可以拓展到非常大的范围。但是,想要真正实现,并没有那么简单。

最主要的挑战,来自扩展频谱对光器件的更高要求。

掺铒光纤放大器(EDFA),光调制器等有源器件,WSS这样的无源器件(受限于LCOS工艺),对新扩展的频谱范围并不能都直接进行支持,需要进行升级。尤其是L波段,在传输性能劣化方面更差,会增加运维复杂性,进而增加成本投入。

另一方面,关于频谱扩展方案的具体标准,还有待进一步完善和明确。

总而言之,频谱扩展是一条必经之路,但究竟这条路该怎么个走法,还需要时间告诉我们答案。

好了,今天内容就到这里,谢谢大家的耐心阅读!

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