毛谦：全球光传输网承受巨大压力 CL新型光纤助力容量提升

5月31日消息（岳明）今天，在由中国国际光电博览会（CIOE）和C114联合主办的2022年中国光通信高质量发展论坛上，武汉邮电科学研究院原副院长兼总工程师、工信部通信科技委专职常委、亚太光通信委员会主任毛谦发表了题为“新型光纤助力光网传输容量提升”的演讲。他指出，目前全球光传输网承受着巨大的容量提升压力，而新型的CL光纤在C+L波段的衰减平坦性更好，衰减系数更低，能够有效提高可用的频谱带宽，从而支持光传输网实现更大容量。

据介绍，从2020年初爆发新冠疫情开始，全球范围内对网络带宽的需求日益增强，更促进光网流量的激增。当下全球数据流量正以每年26%的速率持续增长，全球年度IP流量将由2017年的1.5 ZB增长为2022年的4.8 ZB，光传输网作为通信网中最基础、最骨干的部分，承受着巨大的容量提升压力，高速、大容量的传输网络依然是光纤通信技术的主流发展方向。

提升光传输容量的三种方式

毛谦谈到，提升光传输容量主要存在三种方式，分别为提升频谱效率、增加空间并行度以及增大波段范围。

在提高频谱效率方面可以从多方面入手，包括ETDM的提高速率、多种复用维度（如PDM、PPM、OCDM、OTDM、OSCM、OOFDM、MDM、轨道角动量复用等）、先进调制技术、高阶调制格式、超级通道、频谱星座整形、FEC、SD等。目前实验室最高已达到1158.7 b/s/Hz，已经接近香农极限，而实用的水平还低于10b/s/Hz。

而在增加空间并行度方面则有两种方式，目前一直采用的是在一根光缆中容纳多根光纤，现在已经可以制造出数千芯的光缆。眼下业界正在关注的是MCF，即多芯光纤。如果再用多芯光纤制造多纤光缆，那么通道数的增加会又上一个台阶。

在其演讲中，毛谦着重谈到了目前行业研究的热点——增大波段范围，即MBT（多波段传输）。

在ITU定义的光纤应用6个波段（O、E、S、C、L、U）中，DWDM技术主要采用的是C波段，也即1998年发布的G.692一直沿用至今，其规定的最大波长范围是1528.77~1560.61nm，安排40或80个波。此后，YDT 1274给出了80波和160波的波长安排，首次提出同时使用C波段和L波段实现160波。到2020年，NGOF在扩展C波段波分复用（WDM）系统技术白皮书中，提出在现有C波段80波的基础上，扩展为C+的96波，以及扩展为C++的120波应用，进一步可以考虑多波段C+L波段的192波及240波。

那么光纤能不能支持MBT呢？根据ITU关于光纤衰减参数的规范（G.652D）以及APC（亚太光纤光缆产业协会）技术工作委员会调查对国内外主要光纤光缆厂家标准单模光纤G.652D在C+L波段的衰减特性的调查发现，所统计厂家的产品均符合ITU和YD要求。不过，衰减最低波长并不在1550nm，大多在1565~1580nm范围，统计中值为0.1851dB/km。但是1525nm和1625nm处衰减系数相较于最小值增大会对WDM各个波长的光信噪比（OSNR）有较大影响。

适应C+L WDM应用的新型光纤应运而生

“如何改进光纤衰减特性适应C+L WDM应用呢？一是减小光纤衰减系数；二是光纤的衰减特性曲线应该尽量平坦；三是和标准单模光纤完全兼容。”毛谦表示，正因此，新型光纤出现了。

2021年12月，APC发布了《C+L WDM 系统用超大容量单模光纤》国际标准。

据介绍，CL光纤的主要特点包括：CL光纤在C+L波段的衰减平坦性更好，衰减系数更低，能够有效提高可用的频谱带宽；同时，CL光纤可以有效减小C+L WDM系统OSNR的劣化，支持240波系统的传输；并且与G.652D光纤完全兼容；同时也可以设计得和G.657光纤兼容。此外，CL光纤既考虑了标准径光纤，又考虑了细径光纤和光纤带，利于节省成缆和敷设空间。

毛谦进一步谈到，目前国内主流光纤光缆生产厂商都可以提供CL光纤光缆。而为了进一步提高CL光纤的特性，需要从材料优化、波导结构设计、光纤制造工艺等多方面着手，各厂商还在努力改进和提高CL光纤的品质。随着CL光纤的应用经验积累和光传输技术发展的要求，CL光纤标准将适时进行修订。如对适用波段范围、截止波长、衰减特性等进一步优化。

不过在演讲最后，他强调，CL光纤仅为MBT提供了光纤方面的支持，在其它技术方面，如光纤放大器、光模块、MUX/DMUX等各方面都需要解决相应的问题，还需要共同努力，才能推进CL WDM的应用。另外，业界对MBT的探索并非只停留在C+L波段，流量的爆炸式增长，需要光传输容量更大的提升，S+C+L波段有更宽的频谱，而整个O+E+S+C+L波段可用频谱带宽可达到54THz，若全部应用能极大提升光传输容量。当然，其中需要解决的技术问题更多，还需要整个业界的通力合作才能实现。

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