NGOF|拓展C波段波分復(fù)用系統(tǒng)技術(shù)：關(guān)鍵器件需優(yōu)化 國產(chǎn)化需加強

ICCSZ訊(編輯：Jane) 2020年1月8日，協(xié)同創(chuàng)新 光耀未來——新一代光傳送網(wǎng)發(fā)展論壇2019年度大會（NGOF）在深圳鹽田凱悅酒店成功舉行。會上，中國電信股份有限公司研究院高級工程師張安旭發(fā)表了主題演講《拓展C波段波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)技術(shù)白皮書》，通過此次白皮書的發(fā)布，張總介紹了NGOF對于拓展C波段波分復(fù)用技術(shù)的研究進展與規(guī)劃。

為何需要擴展？

張安旭在演講中介紹到，從需求的角度，根據(jù)OVUM的計算，2017年-2023年，全球數(shù)據(jù)流量高速增長，復(fù)合增長率為31%。到2023年，全球的總數(shù)據(jù)流量將達(dá)到300萬PB，而光纖光纜鋪設(shè)的速度較慢，只有接近10%。流量的增長和光纖光纜的部署速度有較大的差距，這對網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的速度帶來較大影響，導(dǎo)致對單纖的容量需求越來越迫切。

如何提升光纖容量？

單纖容量=頻譜效率×頻譜帶寬。過去通常通過頻譜效率來提升單纖容量。頻譜效率可以通過更高階的調(diào)制格式或者更復(fù)雜的頻譜整形方案或者更多維的復(fù)用手段。但是通過香農(nóng)曲線可以看到，如果一直使用擴展頻譜效率方式，系統(tǒng)的傳輸距離會相應(yīng)的下降，擴展頻譜效率將逐漸遇到瓶頸。白皮書觀點認(rèn)為：擴展波段是現(xiàn)階段提升單纖容量的有效手段，而且在未來存在巨大的挖掘空間。因此，白皮書提出了擴展波段的四種技術(shù)方案。

擴展波段的技術(shù)方案：

1. C80：支持50GHz的間隔波長數(shù)為80，譜寬4THz，此方案目前已經(jīng)建立標(biāo)準(zhǔn)。

2. C96: 在80波的基礎(chǔ)上向短波長和長波長分別擴展一定的波長；C96的波長傳輸性能和傳統(tǒng)的80的波長是接近的，沒有很大的變化。傳輸容量可以提升20%。目前國內(nèi)的運營商已經(jīng)開始部署C96的方案。

3. 擴展C波段：目標(biāo)是波長數(shù)從80波擴展到120波，頻譜范圍將從4THz拓展到6THz，目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)。

4. C+L波段：把L波段引入到傳輸中來，總共實現(xiàn)192個波長，其傳輸容量可以整體提升1倍，整個頻譜帶寬達(dá)到9.6THz。

王總將擴展C波段方案與C+L波段方案進行對比，結(jié)論的出，C+L波段方案的運維復(fù)雜度略有提升，成本相對更高，主要成本提升體現(xiàn)在光放大器和WSS等關(guān)鍵器件。綜合來說，擴展C波段比C+L波段窄一些，但是在傳輸性能上，比C+L波段更好，運維復(fù)雜度和單比特成本更低，所以白皮書認(rèn)為：在2×200G時代，擴展C波段是更好的選擇。

系統(tǒng)層面 如何擴展？

系統(tǒng)層面，如何擴展？白皮書認(rèn)為，擴展C波段要在當(dāng)前的C80/C96系統(tǒng)頻譜范圍的基礎(chǔ)上進行擴展，頻譜范圍選擇應(yīng)該使整個波長范圍內(nèi)系統(tǒng)性能最優(yōu)。例如：考慮光放大器的性能，擴展C波段的頻譜范圍可以選擇為1524-1572nm。實現(xiàn)技術(shù)細(xì)節(jié)不同，波長范圍和通道分配也不完全一樣，同時也建議產(chǎn)業(yè)界盡快啟動相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)研究。

而擴展C波段DWDM系統(tǒng)與當(dāng)前的C80/C96系統(tǒng)高度相似，從系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)和驗證再到現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用，都可以借鑒當(dāng)前C80/C96系統(tǒng)的成熟經(jīng)驗，有效降低開發(fā)成本。

擴展波段后，涉及散射等非線性效應(yīng)帶來的變化，可以通過SRS效應(yīng)補償，優(yōu)化光放組合配置，動態(tài)功率控制等手段進行改善。擴展后，關(guān)鍵器件如相干光模塊、合分波器，光放大器，光濾波器，光監(jiān)控信道等則需要重新定制或進一步改進優(yōu)化。

光放大器是波分系統(tǒng)里面非常關(guān)鍵的器件，對于拓展后遇到的技術(shù)障礙，王總指出，1.可以通過光路結(jié)構(gòu)、光電器件和控制算法等方面的改進和優(yōu)化，例如采用多段放大方案，優(yōu)化泵浦激光器的功率配比等方法，改善EDFA的性能。2.對增益光纖進行創(chuàng)新優(yōu)化，增加新?lián)诫s元素?？烧{(diào)激光器技術(shù)方面：可以通過將光柵改進為新型三級離散光柵結(jié)構(gòu)，可以增大可調(diào)波長范圍。波段范圍拓展后，調(diào)制器也存在插損變大的問題，對于MZ調(diào)制器，可以通過優(yōu)化MZ波導(dǎo)的PN結(jié)摻雜來降低調(diào)制損耗。同樣，高性能寬譜寬WSS器件需要優(yōu)化控制和校準(zhǔn)算法來改善性能。

擴展C波段DWDM系統(tǒng)總結(jié)：

最后，張安旭在演講總結(jié)道。對于擴展C波段DWDM系統(tǒng)，從關(guān)鍵部件的技術(shù)成熟度來分析，可以借鑒當(dāng)前成熟的C波段產(chǎn)業(yè)鏈，有益于擴展C波段系統(tǒng)快速成熟商用。但關(guān)鍵器件需要優(yōu)化，國產(chǎn)化需繼續(xù)加強。在此，NGOF也希望產(chǎn)業(yè)鏈能保持開放共贏，良性循環(huán)，共同促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

根據(jù)NGOF的工作計劃，2020年將針對擴展C波段DWDM系統(tǒng)啟動標(biāo)準(zhǔn)化工作，推動試點應(yīng)用。2021年實現(xiàn)商業(yè)化部署，并提出了開始主要在骨干長距離場景應(yīng)用，未來成本下降后，可以向城域應(yīng)用發(fā)展的建議。