前幾天寫(xiě)光通信那篇文章的時(shí)候，提到了 CE、C++、C+L 波段。
很多同學(xué)問(wèn)，之前知道的都是 O 波段、E 波段、C 波段、L 波段，沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)什么 CE、C++、C+L 波段，這是啥意思？
今天，小棗君就專(zhuān)門(mén)給大家解釋一下。
▉ 傳統(tǒng)波段
大家都知道，光纖通信，就是利用光作為信息載體，在纖芯中傳輸，進(jìn)行通信。
然而，并不是所有的光，都適合光纖通信。光的波長(zhǎng)不同，在光纖中的傳輸損耗就不同。
光纖的核心 —— 纖芯（石英纖維）
為了盡可能減小損耗，保證傳輸效果，科研工作者一直在致力于尋找頻率（波長(zhǎng)）最合適的光。
上世紀(jì) 70 年代初，光纖通信開(kāi)啟實(shí)用化落地的進(jìn)程。當(dāng)時(shí)主要的研發(fā)對(duì)象，是多模光纖。
多模光纖的纖芯直徑更大，容許不同模式的光在一根光纖上傳輸。
最早被使用的光，是波長(zhǎng)為 850nm 的光，這個(gè)波段（band），也被直接稱(chēng)為 850nm 波段。
后來(lái)，到了 70 年代末 80 年代初，單模光纖開(kāi)始了大規(guī)模的應(yīng)用。
經(jīng)過(guò)測(cè)試，工程師們發(fā)現(xiàn)，1260nm~1360nm 波長(zhǎng)范圍的光，由色散導(dǎo)致的信號(hào)失真最小，損耗最低。
所以，他們將這一波長(zhǎng)范圍采納為早期的光通信波段，并命名為 O-band（O 波段）。O，是“Orignal（原始）”的意思。
此后的三四十過(guò)年，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的摸索和實(shí)踐，專(zhuān)家們逐漸總結(jié)出一個(gè)“低損耗波長(zhǎng)區(qū)域”，也就是 1260nm~1625nm 區(qū)域。這個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域范圍的光，最適合在光纖中傳輸。
這個(gè)區(qū)域被進(jìn)一步劃分成了五個(gè)波段，分別是：O 波段，E 波段，S 波段，C 波段和 L 波段。
隨著技術(shù)的不斷演進(jìn)變化，專(zhuān)家們還驗(yàn)證了光纖傳輸損耗和光波波長(zhǎng)之間的規(guī)律，如下圖所示：
最常用的波段，被稱(chēng)為 C 波段（1530nm~1565nm）。C，是“conventional（常規(guī)）”的意思。
C 波段表現(xiàn)出的損耗最低，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)。WDM 波分復(fù)用系統(tǒng)中，也經(jīng)常用到 C 波段。
C 波段旁邊的 L 波段（1565nm~1625nm），是損耗第二低的波段，也是行業(yè)的主流選擇之一。當(dāng) C 波段不足以滿(mǎn)足帶寬需求的時(shí)候，也會(huì)采用 L 波段作為補(bǔ)充。L，是“l(fā)ong-wavelength（長(zhǎng)波長(zhǎng)）”的意思。
S 波段（1460nm~1530nm），也就是“short-wavelength（短波長(zhǎng)）”波段，光纖損耗比 O 波段要高一些。它經(jīng)常被用于 PON（無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)）系統(tǒng)的下行波長(zhǎng)。
PON 就是家庭光纖寬帶的那套系統(tǒng)。
它的上行波長(zhǎng)為 1310nm，下行波長(zhǎng)為 1490nm。
最后再來(lái)看看 E 波段。
這個(gè)波段有點(diǎn)特別，它是五個(gè)波段中最不常見(jiàn)的波段。E，是“extended（擴(kuò)展）”的意思。
大家觀察剛才那張波長(zhǎng)和損耗關(guān)系圖時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)，E 波段有一個(gè)明顯的不規(guī)則激凸。
那是因?yàn)?1370-1410nm 波段，氫氧根離子（OH-）吸收，所以損耗急劇加大。這也被稱(chēng)為水峰。
早期的時(shí)候，因?yàn)楣に囅拗疲饫w玻璃纖維中，經(jīng)常殘留有水（OH 基）雜質(zhì)，導(dǎo)致 E 波段的衰減最高，無(wú)法正常使用。
后來(lái)，玻璃制作過(guò)程中的脫水技術(shù)發(fā)明，E 波段中最常用的光纖（ITU-T G.652.D）的衰減變得比 O 波段低，從而解決了水峰問(wèn)題。（G.652.D 也被稱(chēng)為低水峰光纖或無(wú)水峰光纖。）
除了以上波段之外，其實(shí)還有一個(gè)波段會(huì)被用到，那就是 U 波段（ultra-long-wavelength band，超長(zhǎng)波段：1625-1675 nm）。U 頻段則主要用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
匯總一下，如下表所示：
▉ 波段的擴(kuò)展趨勢(shì)
時(shí)至今日，波段的情況又發(fā)生了變化。
隨著網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量的不斷增長(zhǎng)，光纖的容量需要進(jìn)一步擴(kuò)大。
想要擴(kuò)大容量，有這么幾種辦法：
1、采用更牛逼的調(diào)制方式、頻譜整形技術(shù)、各種復(fù)用手段（偏振復(fù)用，空分復(fù)用甚至角動(dòng)量復(fù)用等）；
2、擴(kuò)大單根光纖中的纖芯數(shù)量；
3、用更大的頻譜帶寬，增加波道數(shù)量。
針對(duì)第三種方法，專(zhuān)家們就想出了，對(duì)現(xiàn)有的波段（前文提到的那些波段）進(jìn)行擴(kuò)展。
CE 波段
傳統(tǒng) C 波段，指的是 1529.16nm 到 1560.61nm 的波段，從頻率上看是 195.9THz 到 191.6THz，大約可使用頻譜范圍是 4THz。在 50GHz 間隔下，這個(gè)傳統(tǒng) C 波段可以支持 80 波，因此，也稱(chēng)為 C80 波段。
而 CE 波段，是在 C80 波段的基礎(chǔ)上，向長(zhǎng)波長(zhǎng)擴(kuò)展了一點(diǎn)點(diǎn)，波長(zhǎng)范圍是 1529.16-1567.14nm，大約可使用頻譜范圍是 4.8THz。在 50GHz 間隔下，CE 波段可以支持 96 波，因此，也稱(chēng)為 C96 波段。
C96 波段相比 C80 波段，傳輸容量可提升 20%。
C++ 波段
再來(lái)看看 C++ 波段方案。
大家看到 C++，一定會(huì)覺(jué)得很親切。其實(shí)，這里的 C++，和 C++ 編程語(yǔ)言沒(méi)有任何關(guān)系。
C++，其實(shí)就是在 C96 擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)展，波長(zhǎng)范圍是 1524-1572nm，大約可使用范圍達(dá)到 6THz，波長(zhǎng)數(shù)可以擴(kuò)展到 120 波。C++ 也因此被稱(chēng)為 C120 波段（也有稱(chēng)為 Super C Band）。
C++ 波段相比 C80 波段，傳輸容量可提升 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，可用頻譜范圍大約是 4.8THz。因此，C+L 波段，可以實(shí)現(xiàn) 192 個(gè)波長(zhǎng)，頻譜帶寬接近 9.6THz，傳輸容量提升將近 1 倍。
畫(huà)一張圖，對(duì)比如下：
再列個(gè)表，更方便對(duì)比：
值得一提的是，C+L 也有潛在的多種方案及頻譜邊界，例如：
C4T+L4T：1529~1561nm（4THz） + 1572~1606nm（4THz）
C6T+L6T：1524~1572nm（6THz） + 1575~1626nm（6THz）
大家應(yīng)該也看出來(lái)了，其實(shí) L 波段也有 L++ 波段的，有時(shí)候也被稱(chēng)為 Super L Band。
▉ 結(jié)語(yǔ)
以上，就是 C、CE、C++、C+L 波段的區(qū)別介紹。
總的來(lái)看，光纖可用頻譜資源已經(jīng)可以拓展到非常大的范圍。但是，想要真正實(shí)現(xiàn)，并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。
最主要的挑戰(zhàn)，來(lái)自擴(kuò)展頻譜對(duì)光器件的更高要求。
摻鉺光纖放大器（EDFA），光調(diào)制器等有源器件，WSS 這樣的無(wú)源器件（受限于 LCOS 工藝），對(duì)新擴(kuò)展的頻譜范圍并不能都直接進(jìn)行支持，需要進(jìn)行升級(jí)。尤其是 L 波段，在傳輸性能劣化方面更差，會(huì)增加運(yùn)維復(fù)雜性，進(jìn)而增加成本投入。
另一方面，關(guān)于頻譜擴(kuò)展方案的具體標(biāo)準(zhǔn)，還有待進(jìn)一步完善和明確。
總而言之，頻譜擴(kuò)展是一條必經(jīng)之路，但究竟這條路該怎么個(gè)走法，還需要時(shí)間告訴我們答案。
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