1/16/2020， 上周在深圳鹽田凱悅酒店舉辦的NGOF大會上，中國電信北京研究院張安旭博士介紹了他們發(fā)布的“擴展C波段波分復用系統(tǒng)”技術(shù)白皮書。會后我也下載并認真拜讀了三遍，寫一點讀后感想作為總結(jié)。

第一個問題，什么是擴展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。而擴展C波段是在此基礎(chǔ)上向短波長和長波長頻譜擴展，其目標是實現(xiàn)50GHz間隔下的120波，從頻域看是擴展到6THz。

第二個問題，為什么要擴展？剛開始學習光纖通信的時候老師都會說光纖通信的優(yōu)點之一就是頻譜幾乎無限寬，沒有無線通信常見的頻譜資源限制。但是隨著數(shù)據(jù)流量的指數(shù)性增長，光纖的容量問題近年來越來越成為學術(shù)和產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點。WDM技術(shù)出現(xiàn)以后，近年來新的調(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)合偏振復用，空分復用甚至角動量復用等各種復用手段層出不窮，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有問題。由于香農(nóng)極限的限制，頻譜效率提高卻不能同時讓傳輸距離增長，因此這條路已經(jīng)快走到頭，而SDMA等其他復用方式顯然成本上還很難降低。擴展現(xiàn)有光纖系統(tǒng)的傳輸容量成為最直接的手段。

第三個問題，擴展C波段有競爭的方案嗎？與這個方案相對應的是C+L波段的擴展手段。相比來說，筆者以往聽到更多的后者，而擴展C波段是第一次聽到，因此耳目一新。L波段1565nm到1625nm，因此C+L波段可以實現(xiàn)接近9.6THz的帶寬，比擴展C波段更好。但是問題是L波段在傳輸性能劣化及因此帶來的運維復雜性，成本提升方面的缺點似乎更多。白皮書對此有詳細的介紹。

第四個問題，擴展C波段的難點在哪里？初學光通信都會學習光通信的三個波長窗口，因此光通信其實也是受到頻譜限制的。但是隨著2003年G.652C無水峰光纖的推出，理論上長波長光纖可用頻譜資源已經(jīng)可以拓展到1260nm到1675nm，所以光纖自身的問題已經(jīng)解決了一大半。但是更大的問題其實來自光器件層面，尤其是光放大器，光調(diào)制器等有源器件，甚至WSS這樣的無源器件由于其背后的LCOS工藝同樣對帶寬有限制。在白皮書的第3章，專門討論了這些關(guān)鍵器件技術(shù)。以光放大器技術(shù)為例，以往的產(chǎn)品無法支持這么大范圍的均勻放大，GFF增益平坦光纖的引入勢必增加噪聲指數(shù)NF，因此帶來系統(tǒng)性能的劣化。解決的辦法一個是改善EDFA的結(jié)構(gòu)，一個是從EDF光纖入手。這些技術(shù)以往聽說過，但是顯然現(xiàn)階段其實用價值更大。開發(fā)EDFA的廠商未來可能會更加重要。不僅是器件，系統(tǒng)層面的設計同樣重要。擴展波段下，所謂受激拉曼散射SRS帶來的影響不可忽視。如何控制，補償SRS效應，以往可能不用重視，擴展C波段下卻不得不做。

第五個問題，擴展C波段系統(tǒng)現(xiàn)在的進展如何？白皮書第4章給出了擴展C波段關(guān)鍵部件成熟度的分析，看得出來，除了摻鉺光纖落后美國，中國在各個領(lǐng)域都表現(xiàn)不錯?？雌饋黹L飛這些公司要加油了。以光迅量產(chǎn)的數(shù)據(jù)來看，擴展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)。

第六個問題，白皮書有什么沒有想到的嗎？實事求是說，白皮書所涉及的技術(shù)超過了筆者的知識水平，因此閱讀白皮書是一個很好的學習過程。如果一定班門弄斧的話，在閱讀的過程中筆者也在想如果半導體光放大器技術(shù)SOA，甚至當年的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。今天對于擴展C波段影響最大的是放大器技術(shù)和非線性效應，如同相干通信卷土重來一樣，當年的孤子傳輸（可以很好克服非線性問題）會不會再次因此而受到重用呢？

張安旭博士是筆者在東南大學的學弟，后來赴北郵深造，畢業(yè)后加入電信北京研究院。這份“擴展C波段波分復用系統(tǒng)”技術(shù)白皮書簡明扼要，深入淺出，內(nèi)容全面，堪為新一代光通信系統(tǒng)的教科書，我想這也是NGOF的“準確規(guī)劃，推動創(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。