Con il rapido sviluppo delle reti 5G, la domanda di trasmissione dati in rete sta aumentando in modo esponenziale.In quanto rete portante sottostante, la capacità di trasmissione delle reti ottiche è fondamentale per lo sviluppo delle reti 5G.
Una delle principali armi magiche per espandere la capacità di trasmissione delle reti ottiche è esplorare continuamente le risorse di banda disponibili delle fibre ottiche, il che significa espandere continuamente la larghezza del percorso di trasmissione delle reti ottiche.All'aumentare del percorso di trasmissione, la capacità di trasmissione delle reti ottiche migliora naturalmente.
Recentemente sono emerse reti ottiche nelle bande CE, Cpp e C+L, aggiungendo mattoni e piastrelle per espandere la capacità di trasmissione delle reti ottiche.
Bande tradizionali
La comunicazione in fibra ottica, come suggerisce il nome, si riferisce alla comunicazione in cui la luce funge da vettore di informazioni e la fibra ottica funge da mezzo di trasmissione.Tuttavia, non tutta la luce è adatta alla comunicazione in fibra ottica.Le diverse lunghezze d'onda della luce (che può essere semplicemente intesa come luce di diversi colori) comportano diverse perdite di trasmissione nelle fibre ottiche.La luce con elevata perdita di trasmissione non può trasportare informazioni attraverso le fibre ottiche.
Dopo una lunga ricerca da parte degli scienziati, si è scoperto per la prima volta che come luce per la comunicazione ottica può essere utilizzata la luce con una lunghezza d'onda di 850 nm, che viene anche chiamata direttamente banda di 850 nm.Tuttavia, la perdita di trasmissione nella gamma di lunghezze d'onda di 850 nm è relativamente elevata e non è disponibile un amplificatore in fibra adatto.Pertanto la banda da 850 nm è adatta solo per la trasmissione a corto raggio.
Successivamente, gli scienziati hanno esplorato la banda ottica della "regione della lunghezza d'onda a bassa perdita", ovvero la regione tra 1260 nm e 1625 nm, che è più adatta per la trasmissione nelle fibre ottiche.La relazione tra perdita di trasmissione e banda ottica è mostrata nella figura seguente.
La regione 1260nm~1625nm è ulteriormente suddivisa in cinque bande: banda O, banda E, banda S, banda C e banda L.
Banda O
La gamma di lunghezze d'onda della banda O è 1260 nm~1360 nm.La distorsione del segnale causata dalla dispersione della luce in questa banda è minima e la perdita è minima, rendendola la prima banda di comunicazione ottica.Pertanto, si chiama banda O, dove O si riferisce a "Originale".
Banda E
L'intervallo di lunghezze d'onda della banda E è 1360 nm~1460 nm e la banda E è la meno comune delle cinque bande.E si riferisce a "esteso".Dal grafico della perdita di trasmissione e della relazione della banda ottica sopra, si può vedere che c'è un chiaro aumento irregolare della perdita di trasmissione nella banda E.Questo aumento della perdita di trasmissione è causato dall'assorbimento della luce a lunghezze d'onda comprese tra 1370 nm e 1410 nm da parte degli ioni idrossido (OH -), con conseguente forte aumento della perdita di trasmissione.Questo dosso è noto anche come picco dell'acqua.
A causa delle limitazioni iniziali della tecnologia delle fibre ottiche, le impurità dell'acqua (a base di OH) spesso rimangono nelle fibre di vetro della fibra ottica, determinando la massima attenuazione della trasmissione della luce in banda E nella fibra e l'impossibilità di essere utilizzata per i normali scopi di trasmissione e comunicazione.
Con il miglioramento della tecnologia di lavorazione della fibra, ITU-T G.652.È emersa la fibra D, che rende l'attenuazione della trasmissione della luce in banda E inferiore a quella della luce in banda O, risolvendo il problema del picco dell'acqua della luce in banda E.
Banda S
La gamma di lunghezze d'onda della banda S è 1460 nm~1530 nm.S si riferisce a "lunghezza d'onda corta".La perdita di trasmissione della luce in banda S è inferiore a quella della luce in banda O e viene spesso utilizzata per la lunghezza d'onda downlink dei sistemi PON (Passive Optical Network).
Banda C
La gamma di lunghezze d'onda della banda C è 1530 nm~1565 nm.C si riferisce a "convenzionale".La luce in banda C ha la perdita di trasmissione più bassa ed è ampiamente utilizzata nelle reti metropolitane, nei sistemi di cavi ottici a lunga e ultra lunga distanza e sottomarini.La banda C viene spesso utilizzata anche nelle reti a divisione di lunghezza d'onda.
Banda L
La gamma di lunghezze d'onda della banda L è 1565 nm~1625 nm.L si riferisce a "lunghezza d'onda lunga".La perdita di trasmissione della luce in banda L è la seconda più bassa.Quando la luce in banda C non è sufficiente a soddisfare i requisiti di larghezza di banda, la luce in banda L verrà utilizzata come supplemento per le reti ottiche.
Banda U
Oltre alle cinque bande precedenti, in realtà verrà utilizzata un'altra banda, ovvero la banda U.La gamma di lunghezze d'onda della banda U è 1625 nm ~ 1675 nm.U si riferisce a "lunghezza d'onda ultra lunga".La banda U viene utilizzata principalmente per il monitoraggio della rete.
Riassumiamo queste band tradizionali di seguito.
CE/Cpp/banda C+L
L'intervallo di lunghezze d'onda comunemente utilizzato per la comunicazione ottica è 1529,16 nm~1560,61 nm nella tradizionale banda C.La banda emergente CE/Cpp/C+L qui menzionata si riferisce alle nuove risorse di banda introdotte dall'attuale comunicazione ottica per espandere le tradizionali risorse di trasmissione della banda C.
Dalla precedente analisi tradizionale delle bande, si può vedere che per espandere la banda C utilizzata nella comunicazione ottica, è possibile cercare supporto nelle vicine bande di lunghezza d'onda corta (banda S) e bande di lunghezza d'onda lunga (banda L).In pratica, se vuoi espandere una strada esistente, puoi vedere solo se il terreno desolato su entrambi i lati della strada è disponibile e, se c'è, puoi espandere la strada.
Successivamente, diamo un'occhiata alla banda emergente CE/Cpp/C+L, e quali risorse sono state prese in prestito dalle bande S ed L?
Banda CE
La banda CE (C estesa) è anche conosciuta come banda C+.Che intervallo di lunghezze d'onda ha la banda CE rispetto alla banda C?Possiamo dividere le risorse della banda C in 80 canali per la trasmissione di informazioni, dove ciascun canale occupa un intervallo di banda di 0,4 nm.Pertanto, la banda C è anche conosciuta come banda C80.La banda CE prende in prestito alcune risorse di lunghezza d'onda dalla banda L (cioè banda di lunghezze d'onda lunghe) e la gamma di lunghezze d'onda viene ampliata a 1529,16 nm~1567,14 nm.Le risorse della banda CE possono essere suddivise in 96 canali per trasmettere informazioni, ovvero la banda C96.La capacità di trasmissione della banda CE è aumentata del 20% rispetto alla banda C.
fascia CPP
La banda Cpp (C plus plus) è anche conosciuta come banda C++.La banda Cpp non solo prende in prestito risorse di lunghezza d'onda dalla banda L come la banda CE, ma anche dalla banda S, espandendo la gamma di lunghezze d'onda a 1524,30 nm~1572,27 nm.In base all'allocazione delle risorse di ciascun canale che occupa un intervallo di banda di 0,4 nm, le risorse di banda possono essere suddivise in 120 canali per la trasmissione delle informazioni.Pertanto, la banda Cpp è anche conosciuta come banda C120.La capacità di trasmissione della banda Cpp è aumentata del 50% rispetto alla banda C.
Banda C+L
La banda C+L indica letteralmente che entrambe le risorse della banda C e L sono utilizzate per la comunicazione ottica.Allo stesso modo, secondo l'allocazione delle risorse di ciascun canale che occupa un intervallo di banda di 0,4 nm, esistono tre schemi di trasmissione comuni per la banda C+L.
C120+L80: banda Cpp (120 canali)+banda L (80 canali), ottenendo un sistema a 200 onde.La banda L è in realtà la banda L+, con un intervallo di lunghezze d'onda di 1575,16 nm~1617,66 nm.La capacità di trasmissione dello schema di trasmissione C120+L80 è aumentata di 1,5 volte rispetto alla banda C.
C96+L96: banda CE (96 canali)+banda L (96 canali), ottenendo un sistema a 192 onde.La banda L è in realtà la banda L++, con un intervallo di lunghezze d'onda di 1575,16 nm~1626,43 nm.La capacità di trasmissione dello schema di trasmissione C96+L96 è aumentata di più del doppio rispetto alla banda C.
C120+L96: banda Cpp (120 canali)+banda L (96 canali), ottenendo un sistema a 216 onde.La banda L è in realtà la banda L++, con un intervallo di lunghezze d'onda di 1575,16 nm~1626,43 nm.La capacità di trasmissione dello schema di trasmissione C120+L96 è aumentata di circa il doppio rispetto alla banda C.
Infine, un'immagine mostra queste tre band emergenti.
Riepilogo
In breve, gli scienziati hanno ampliato le risorse di lunghezza d'onda disponibili delle fibre ottiche fino a raggiungere un intervallo molto ampio.Tuttavia, queste risorse di banda possono essere realmente applicate a sistemi di comunicazione come il 5G e sono influenzate anche dai seguenti fattori.
A causa delle limitazioni dei dispositivi ottici, ad esempio, i seguenti dispositivi ottici non possono supportare direttamente la gamma di banda appena ampliata e devono essere aggiornati.
- Amplificatore in fibra drogata con erbio (EDFA)
- Dispositivi attivi come modulatori
- Dispositivo passivo con interruttore selettivo della lunghezza d'onda (WSS).
Per la banda L, il degrado delle prestazioni di trasmissione aumenterà la complessità del funzionamento e della manutenzione, aumentando così i costi di investimento.
È gratificante che gli operatori abbiano utilizzato appieno le risorse in fibra ottica esistenti, ampliato le risorse di banda in fibra ottica disponibili e migliorato la capacità di trasmissione.Come obiettivo per lo sviluppo delle future reti di comunicazione ottica, alcuni operatori hanno anche iniziato a implementare reti ottiche in banda Cpp.
Con il rapido sviluppo della tecnologia, in futuro vedremo sicuramente reti di comunicazione ottica che utilizzano soluzioni in banda C+L.
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