Với sự phát triển nhanh chóng của mạng 5G, nhu cầu truyền dữ liệu mạng ngày càng tăng theo cấp số nhân.Là mạng sóng mang cơ bản, dung lượng truyền dẫn của mạng quang rất quan trọng cho sự phát triển của mạng 5G.
Một vũ khí ma thuật chính để mở rộng khả năng truyền dẫn của mạng quang là liên tục khám phá các tài nguyên băng tần sẵn có của sợi quang, nghĩa là liên tục mở rộng độ rộng đường truyền của mạng quang.Khi đường truyền mở rộng, dung lượng truyền của mạng quang sẽ được cải thiện một cách tự nhiên.
Gần đây, các mạng quang đã xuất hiện ở các băng tần CE, Cpp và C+L, bổ sung thêm các khối để mở rộng khả năng truyền dẫn của mạng quang.
Ban nhạc truyền thống
Truyền thông sợi quang, như tên cho thấy, đề cập đến giao tiếp trong đó ánh sáng đóng vai trò là chất mang thông tin và sợi quang đóng vai trò là phương tiện truyền dẫn.Tuy nhiên, không phải tất cả ánh sáng đều phù hợp với truyền thông cáp quang.Các bước sóng ánh sáng khác nhau (có thể hiểu đơn giản là ánh sáng có màu sắc khác nhau) dẫn đến tổn thất truyền dẫn khác nhau trong sợi quang.Ánh sáng có độ suy hao truyền qua cao không thể truyền thông tin qua sợi quang.
Sau thời gian dài nghiên cứu của các nhà khoa học, người ta lần đầu tiên phát hiện ra rằng ánh sáng có bước sóng 850nm có thể được sử dụng làm ánh sáng cho truyền thông quang học, hay còn gọi trực tiếp là dải 850nm.Tuy nhiên, suy hao truyền trong phạm vi bước sóng 850nm tương đối cao và không có bộ khuếch đại sợi quang phù hợp.Vì vậy, băng tần 850nm chỉ phù hợp cho việc truyền dẫn tầm ngắn.
Sau đó, các nhà khoa học đã khám phá dải quang "vùng bước sóng tổn thất thấp", là vùng nằm trong khoảng từ 1260nm đến 1625nm, thích hợp nhất để truyền trong sợi quang.Mối quan hệ giữa tổn thất truyền tải và băng tần quang được thể hiện trong hình dưới đây.
Vùng 1260nm~1625nm còn được chia thành năm dải: Băng tần O, Băng tần E, Băng tần S, Băng tần C và Băng tần L.
Băng tần O
Phạm vi bước sóng của dải O là 1260nm ~ 1360nm.Độ méo tín hiệu do sự phân tán ánh sáng trong dải này là nhỏ nhất và độ suy hao thấp nhất, khiến nó trở thành dải tần truyền thông quang học sớm.Vì vậy, nó được đặt tên là O-band, trong đó O có nghĩa là "Bản gốc".
Băng tần điện tử
Dải bước sóng của dải E là 1360nm ~ 1460nm và dải E là dải ít phổ biến nhất trong năm dải.E đề cập đến 'mở rộng'.Từ biểu đồ suy hao truyền dẫn và mối quan hệ băng tần quang ở trên, có thể thấy rằng có một vết sưng suy giảm truyền dẫn không đều rõ ràng trong băng tần E.Sự sụt giảm tổn thất truyền dẫn này là do sự hấp thụ ánh sáng ở bước sóng 1370nm đến 1410nm bởi các ion hydroxit (OH -), dẫn đến suy hao truyền dẫn tăng mạnh.Vết sưng này còn được gọi là đỉnh nước.
Do những hạn chế ban đầu của công nghệ sợi quang, tạp chất nước (gốc OH) thường tồn tại trong sợi thủy tinh sợi quang, dẫn đến độ truyền ánh sáng dải E trong sợi bị suy giảm cao nhất và không thể sử dụng cho mục đích truyền dẫn và liên lạc thông thường.
Với sự cải tiến của công nghệ xử lý sợi, ITU-T G.652.Sợi D đã xuất hiện, làm cho độ suy giảm truyền của ánh sáng dải E thấp hơn so với ánh sáng dải O, giải quyết vấn đề đỉnh nước của ánh sáng dải E.
Băng tần S
Phạm vi bước sóng của băng tần S là 1460nm ~ 1530nm.S dùng để chỉ "bước sóng ngắn".Suy hao truyền của ánh sáng băng tần S thấp hơn so với ánh sáng băng tần O và nó thường được sử dụng cho bước sóng đường xuống của hệ thống PON (Mạng quang thụ động).
băng tần C
Phạm vi bước sóng của dải C là 1530nm ~ 1565nm.C đề cập đến 'thông thường'.Ánh sáng băng tần C có mức suy hao truyền tải thấp nhất và được sử dụng rộng rãi trong các mạng khu vực đô thị, hệ thống cáp quang đường dài, siêu dài và dưới biển.Băng tần C cũng thường được sử dụng trong các mạng phân chia bước sóng.
băng tần L
Phạm vi bước sóng của băng tần L là 1565nm ~ 1625nm.L đề cập đến "bước sóng dài".Suy hao truyền tải của ánh sáng dải L thấp thứ hai.Khi ánh sáng băng tần C không đủ đáp ứng yêu cầu băng thông, ánh sáng băng tần L sẽ được sử dụng để bổ sung cho mạng quang.
ban nhạc chữ U
Ngoài năm băng tần trên, thực tế còn có một băng tần khác sẽ được sử dụng, đó là băng tần U.Phạm vi bước sóng của băng tần U là 1625nm ~ 1675nm.U đề cập đến "bước sóng cực dài".Băng tần U chủ yếu được sử dụng để giám sát mạng.
Hãy tóm tắt những ban nhạc truyền thống dưới đây.
Băng tần CE/Cpp/C+L
Dải bước sóng thường được sử dụng cho truyền thông quang học là 1529,16nm~1560,61nm ở băng tần C truyền thống.Băng tần mới nổi CE/Cpp/C+L được đề cập ở đây đề cập đến các tài nguyên băng tần mới được giới thiệu bởi truyền thông quang học hiện tại để mở rộng tài nguyên truyền dẫn băng tần C truyền thống.
Từ phân tích băng tần truyền thống trước đây, có thể thấy rằng để mở rộng băng tần C được sử dụng trong truyền thông quang học, có thể tìm kiếm sự hỗ trợ từ các dải bước sóng ngắn (băng tần S) và dải bước sóng dài (băng tần L) gần đó.Điều này giống như, nếu bạn muốn mở rộng một con đường hiện có, bạn chỉ có thể xem đất hoang hai bên đường có sẵn hay không, còn nếu có đất hoang thì bạn có thể mở rộng đường.
Tiếp theo, chúng ta hãy xem xét dải tần CE/Cpp/C+L mới nổi và những nguồn lực nào đã được mượn từ dải S và L?
băng tần CE
Băng tần CE (C Extended) còn được gọi là băng tần C+.Dải bước sóng CE có dải bước sóng nào so với dải C?Chúng ta có thể chia tài nguyên băng tần C thành 80 kênh để truyền thông tin, với mỗi kênh chiếm phạm vi băng tần 0,4 nm.Vì vậy băng tần C còn được gọi là băng tần C80.Dải CE mượn một số tài nguyên bước sóng từ dải L (tức là dải bước sóng dài) và phạm vi bước sóng được mở rộng lên 1529,16nm ~ 1567,14nm.Tài nguyên băng tần CE có thể được chia thành 96 kênh để truyền thông tin, cụ thể là băng tần C96.Dung lượng truyền dẫn của băng tần CE đã tăng 20% so với băng tần C.
băng tần CPP
Dải Cpp (C plus plus) còn được gọi là dải C++.Dải Cpp không chỉ mượn tài nguyên bước sóng từ băng tần L như băng tần CE mà còn từ băng tần S, mở rộng phạm vi bước sóng lên 1524,30nm ~ 1572,27nm.Theo sự phân bổ tài nguyên của mỗi kênh chiếm phạm vi băng tần 0,4nm, tài nguyên băng tần có thể được chia thành 120 kênh để truyền thông tin.Do đó, băng tần Cpp còn được gọi là băng tần C120.Dung lượng truyền dẫn của băng tần Cpp đã tăng 50% so với băng tần C.
Ban nhạc C+L
Băng tần C+L theo nghĩa đen chỉ ra rằng cả tài nguyên băng tần C và L đều được sử dụng cho truyền thông quang học.Tương tự, theo sự phân bổ tài nguyên của mỗi kênh chiếm phạm vi băng tần 0,4 nm, có ba sơ đồ truyền dẫn phổ biến cho băng tần C+L.
C120+L80: Băng tần Cpp (120 kênh)+Băng tần L (80 kênh), đạt hệ thống 200 sóng.Dải L thực chất là dải L+, có dải bước sóng từ 1575,16nm~1617,66nm.Dung lượng truyền dẫn của sơ đồ truyền dẫn C120+L80 đã tăng 1,5 lần so với băng tần C.
C96+L96: Băng tần CE (96 kênh)+Băng tần L (96 kênh), đạt hệ thống 192 sóng.Dải L thực chất là dải L++, có dải bước sóng từ 1575,16nm~1626,43nm.Dung lượng truyền của sơ đồ truyền C96+L96 đã tăng hơn hai lần so với băng tần C.
C120+L96: Băng tần Cpp (120 kênh)+Băng tần L (96 kênh), đạt hệ thống 216 sóng.Dải L thực chất là dải L++, có dải bước sóng từ 1575,16nm~1626,43nm.Dung lượng truyền của sơ đồ truyền C120+L96 đã tăng khoảng hai lần so với băng tần C.
Cuối cùng là một bức ảnh thể hiện ba ban nhạc mới nổi này.
Bản tóm tắt
Tóm lại, các nhà khoa học đã mở rộng nguồn bước sóng sẵn có của sợi quang lên một phạm vi rất lớn.Tuy nhiên, các tài nguyên băng tần này có thể thực sự được áp dụng cho các hệ thống truyền thông như 5G và cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau.
Ví dụ: do những hạn chế của thiết bị quang, các thiết bị quang sau không thể hỗ trợ trực tiếp phạm vi băng tần mới được mở rộng và cần được nâng cấp.
- Bộ khuếch đại sợi pha tạp Erbium (EDFA)
- Các thiết bị hoạt động như bộ điều biến
- Thiết bị thụ động chuyển đổi chọn lọc bước sóng (WSS)
Đối với băng tần L, sự suy giảm hiệu suất truyền dẫn sẽ làm tăng độ phức tạp trong vận hành và bảo trì, do đó làm tăng chi phí đầu tư.
Điều đáng mừng là các nhà khai thác đã tận dụng tối đa nguồn tài nguyên cáp quang hiện có, mở rộng tài nguyên băng tần cáp quang sẵn có và cải thiện khả năng truyền tải.Với mục tiêu phát triển mạng truyền thông quang học trong tương lai, một số nhà khai thác cũng đã bắt đầu triển khai mạng quang băng tần Cpp.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ, chắc chắn chúng ta sẽ thấy các mạng truyền thông quang học sử dụng giải pháp băng tần C+L trong tương lai.
Bài viết này đề cập đến:https://baijiahao.baidu.com/s?id=1745178232708444597&wfr=spider&for=pc