【原】提高光纤传输系统容量的方法

在传输容量受限的SDH时代，专家们给出三种方法来提高光纤传输系统的容量（图片请点开看）。

在当时来看，方案一由于经济的原因，方案二由于受限器件水平的原因，都被否决了，进而发展方案三，这也就成就了我们的WDM技术（以密集波分复用DWDM为主）。目前，DWDM单波道的容量已经达到200G，甚至400G/600G/800G，这得益于波特率的增加和调制技术的发展，这其实在原理上跟上图的方案二类似，也就是增加了车的 吨位。

下面我们来聊一聊，除了增加波特率（32→64→90+Gbaud）和增加调制阶数（QPSK→16QAM→64QAM）外，另外一种方案来增加光纤系统的传输容量，即扩展可用的光谱。这与上面的方案三划分多个车道异曲同工，一个是把车道划细划多，而扩展可用光谱，则相当于把路修宽一点，同样可以达到增加系统容量的目的。

我们所熟悉的密集波分复用（DWDM）系统主要运行在C波段，其波长和频率范围如下表所示。

其中C波段中的可用频谱为196.2-191.5 = 4.7 THz（1 THz = 10 12 Hz），当然各个厂家定义的具体波长的起始位置可能略有差异。由于L波的衰耗跟C波段处于同一水平，如下图。并且考虑到L波段还可以使用广泛部署的低成本掺-光纤放大器（EDFA）甚至拉曼放大器，因此较多的厂家选择在L波段扩展波道谱宽。当然S波段具有相当低的光纤损耗，但是它必须依靠更昂贵的掺Thulium光纤放大器，因此优势不怎么明显。

在L波段，可用的频谱为191.5-186.0 = 5.5 THz，原理上通过同时使用C波段和L波段，使用现有的光纤基础架构可以使总光纤容量增加一倍以上。但是实际上，也并不是所有L波段即整个5.5 THz都可用，就像我们修高速，对某些路段需要更好的设备，或者某些路段太复杂而放弃。在这里，L波段是否全部可用，取决于几个关键光学组件的设计：

• C波段发射机（C-TX）和L波段发射机（L-TX）

− C波段可调激光器

− L波段可调激光器

− C波段偏振复用正交调制器

− L波段偏振复用正交调制器

• C波段相干接收器（C-RX）和L波段相干接收器（L-RX）

• 基于C波段或L波段的DWDM无源阵列波导的复用器/解复用器

• C波段和L波段耦合器和解耦器

• C波段或L波段的EDFA

• C波段或L波段的拉曼放大器

端到端长距离C + L多跨段系统的示例如下图所示。

如上方案中用于提供拉曼放大的泵浦激光器，也可以在每个跨段的末尾注入到单模光纤（SMF）中。综合考虑以上因素，当前L全波段用来扩展光传输的谱宽并不是很理想可以说较缓慢。至于为什么导致当前的C + L系统的部署缓慢，有多种因素，如下：

1. 由于通过受激拉曼散射增加了L波段信号，导致C波段信号性能下降，这导致了从C波段到L波段的功率传输；

2. L波段EDFA通常比C波段EDFA更昂贵；

3. C + L耦合器会带来额外的损耗和成本。

所以，在这里既然使用C+L的全波段不经济不可行，我们有另一种替代方案，就是使用扩展的C++波段（例如1524〜1572nm），其可用光谱为6〜6.4 THz（同样，不同厂家定义的C++波段不一样，但相差不是很大），并且只使用同一种类型的EDFA。因此基于这个方案，与C波段解决方案相比，C++波段的解决方案使光纤容量增加了25％以上，而在经济和技术实现上则更具有吸引力。