1/16/2020， 上周在深圳鹽田凱悅酒店舉辦的NGOF大會(huì)上，中國(guó)電信北京研究院張安旭博士介紹了他們發(fā)布的“擴(kuò)展C波段波分復(fù)用系統(tǒng)”技術(shù)白皮書(shū)。會(huì)后我也下載并認(rèn)真拜讀了三遍，寫(xiě)一點(diǎn)讀后感想作為總結(jié)。

第一個(gè)問(wèn)題，什么是擴(kuò)展C波段？C波段指的是1530nm到1565nm的光通信波段，從頻率上看是195.9THz到191.6THz，大約可使用范圍4.8THz。在這個(gè)頻譜范圍內(nèi)現(xiàn)在的光通信系統(tǒng)可以支持80波或者96波，頻率間隔50GHz。而擴(kuò)展C波段是在此基礎(chǔ)上向短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)頻譜擴(kuò)展，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)50GHz間隔下的120波，從頻域看是擴(kuò)展到6THz。

第二個(gè)問(wèn)題，為什么要擴(kuò)展？剛開(kāi)始學(xué)習(xí)光纖通信的時(shí)候老師都會(huì)說(shuō)光纖通信的優(yōu)點(diǎn)之一就是頻譜幾乎無(wú)限寬，沒(méi)有無(wú)線通信常見(jiàn)的頻譜資源限制。但是隨著數(shù)據(jù)流量的指數(shù)性增長(zhǎng)，光纖的容量問(wèn)題近年來(lái)越來(lái)越成為學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。WDM技術(shù)出現(xiàn)以后，近年來(lái)新的調(diào)制方式及頻譜整形技術(shù)（頻譜效率逼近香濃極限，大約在5bit/s/Hz）結(jié)合偏振復(fù)用，空分復(fù)用甚至角動(dòng)量復(fù)用等各種復(fù)用手段層出不窮，光纖系統(tǒng)的傳輸容量記錄不斷被拓展。但是這些手段并非沒(méi)有問(wèn)題。由于香農(nóng)極限的限制，頻譜效率提高卻不能同時(shí)讓傳輸距離增長(zhǎng)，因此這條路已經(jīng)快走到頭，而SDMA等其他復(fù)用方式顯然成本上還很難降低。擴(kuò)展現(xiàn)有光纖系統(tǒng)的傳輸容量成為最直接的手段。

第三個(gè)問(wèn)題，擴(kuò)展C波段有競(jìng)爭(zhēng)的方案嗎？與這個(gè)方案相對(duì)應(yīng)的是C+L波段的擴(kuò)展手段。相比來(lái)說(shuō)，筆者以往聽(tīng)到更多的后者，而擴(kuò)展C波段是第一次聽(tīng)到，因此耳目一新。L波段1565nm到1625nm，因此C+L波段可以實(shí)現(xiàn)接近9.6THz的帶寬，比擴(kuò)展C波段更好。但是問(wèn)題是L波段在傳輸性能劣化及因此帶來(lái)的運(yùn)維復(fù)雜性，成本提升方面的缺點(diǎn)似乎更多。白皮書(shū)對(duì)此有詳細(xì)的介紹。

第四個(gè)問(wèn)題，擴(kuò)展C波段的難點(diǎn)在哪里？初學(xué)光通信都會(huì)學(xué)習(xí)光通信的三個(gè)波長(zhǎng)窗口，因此光通信其實(shí)也是受到頻譜限制的。但是隨著2003年G.652C無(wú)水峰光纖的推出，理論上長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖可用頻譜資源已經(jīng)可以拓展到1260nm到1675nm，所以光纖自身的問(wèn)題已經(jīng)解決了一大半。但是更大的問(wèn)題其實(shí)來(lái)自光器件層面，尤其是光放大器，光調(diào)制器等有源器件，甚至WSS這樣的無(wú)源器件由于其背后的LCOS工藝同樣對(duì)帶寬有限制。在白皮書(shū)的第3章，專(zhuān)門(mén)討論了這些關(guān)鍵器件技術(shù)。以光放大器技術(shù)為例，以往的產(chǎn)品無(wú)法支持這么大范圍的均勻放大，GFF增益平坦光纖的引入勢(shì)必增加噪聲指數(shù)NF，因此帶來(lái)系統(tǒng)性能的劣化。解決的辦法一個(gè)是改善EDFA的結(jié)構(gòu)，一個(gè)是從EDF光纖入手。這些技術(shù)以往聽(tīng)說(shuō)過(guò)，但是顯然現(xiàn)階段其實(shí)用價(jià)值更大。開(kāi)發(fā)EDFA的廠商未來(lái)可能會(huì)更加重要。不僅是器件，系統(tǒng)層面的設(shè)計(jì)同樣重要。擴(kuò)展波段下，所謂受激拉曼散射SRS帶來(lái)的影響不可忽視。如何控制，補(bǔ)償SRS效應(yīng)，以往可能不用重視，擴(kuò)展C波段下卻不得不做。

第五個(gè)問(wèn)題，擴(kuò)展C波段系統(tǒng)現(xiàn)在的進(jìn)展如何？白皮書(shū)第4章給出了擴(kuò)展C波段關(guān)鍵部件成熟度的分析，看得出來(lái)，除了摻鉺光纖落后美國(guó)，中國(guó)在各個(gè)領(lǐng)域都表現(xiàn)不錯(cuò)�？雌饋�(lái)長(zhǎng)飛這些公司要加油了。以光迅量產(chǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)看，擴(kuò)展C波段的EDFA的NF比C80/96波段的劣化已經(jīng)可以控制在0.5dB以內(nèi)。

第六個(gè)問(wèn)題，白皮書(shū)有什么沒(méi)有想到的嗎？實(shí)事求是說(shuō)，白皮書(shū)所涉及的技術(shù)超過(guò)了筆者的知識(shí)水平，因此閱讀白皮書(shū)是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)過(guò)程。如果一定班門(mén)弄斧的話，在閱讀的過(guò)程中筆者也在想如果半導(dǎo)體光放大器技術(shù)SOA，甚至當(dāng)年的O波段光纖放大器技術(shù)能夠成熟的話，我們今天是不是有更多的選擇。凡是產(chǎn)業(yè)形態(tài)發(fā)展背后都是成本和技術(shù)的博弈。今天對(duì)于擴(kuò)展C波段影響最大的是放大器技術(shù)和非線性效應(yīng)，如同相干通信卷土重來(lái)一樣，當(dāng)年的孤子傳輸（可以很好克服非線性問(wèn)題）會(huì)不會(huì)再次因此而受到重用呢？

張安旭博士是筆者在東南大學(xué)的學(xué)弟，后來(lái)赴北郵深造，畢業(yè)后加入電信北京研究院。這份“擴(kuò)展C波段波分復(fù)用系統(tǒng)”技術(shù)白皮書(shū)簡(jiǎn)明扼要，深入淺出，內(nèi)容全面，堪為新一代光通信系統(tǒng)的教科書(shū)，我想這也是NGOF的“準(zhǔn)確規(guī)劃，推動(dòng)創(chuàng)新 加速落地 示范引領(lǐng)”使命體現(xiàn)吧。推薦大家都去讀讀這份白皮書(shū)。