Page 40 - 通信工程技术管理与发展

Technology Management and Development of Communication Engineering
通信工程技术管理与发展

传输技术主要围绕这两个可伸缩性选项开展研究。
扩展频带的超宽带系统包括两个独立且同等重要的方面：跨宽带窗口的低损
耗光纤，以及能够覆盖整个系统带宽无缝运行的光学子系统（如光放大器、激光

器和滤波器）。这两个方面对于利用已有光纤线路（骨干和城域传输网络）和新
建部署光纤线路（海底光缆和数据中心互联场景）有着不同的影响。对于现有的
绝大多数商用已部署光纤而言，将仅使用的 C 波段（约 1530~1565nm，即 4.4THz）
扩展到 OL 全波段（约 1260~1625nm，即 53.5THz），理论上可获得约 12 倍的

带宽增益，但由于水峰等物理限制，实际仅能获得约 5 倍的容量系数。对于多种
更宽频带、更低损耗的新型光纤，例如光子晶体空心光纤和嵌套抗共振无节空心
光纤，虽然理论上获得较为乐观的预测，但在实践中却难以实现。并且在大多数
工程领域，包括微波和光学领域，组件和子系统的复杂度随着其相对带宽的增加

而提升，每比特成本增长迅速。因此，相对于未来网络带宽成百上千倍的增长需
求而言，在频率域中进行扩展无法有效低成本地解决长期容量瓶颈问题，但仍是
扩展光纤通信容量的一个选项。
从长远来看，空间并行性是未来显著扩展系统容量唯一切实可行的选择。空

分复用（Space Division Multiplexing，SDM）使用多个并行的空间路径倍增单通
道的波长容量，WDMSDM 矩阵如图 1-13 左侧所示。WDMSDM 矩阵的每一行
表示一个空间路径内的波长复用，每一列表示相同载波频率下的多个并行空间路
径，每个最小单元表示使用单个光调制器调制到单个光载波上并使用单个光接收

器检测的光信号。一个逻辑通道可以由同一空间路径下的不同波长构成（频谱超
级信道），也可以由同一波长跨越多条并行路径构成（空间超级信道），更有甚
者可以是两者的组合（混合超级信道）。过去几年 SDM 的研究主要集中在多芯
和少模两类新型光纤上，未来无论哪种空分复用技术或者超级信道结构被最终应

用于商业化，光学元件的规模集成都将是必不可少的，它可以有效地降低每比特
的成本及能耗。规模集成的难点主要包括 3 个方面：一是光电阵列集成；二是光
电混合或单片集成，即光电阵列与 CMOSASIC 的紧密集成；三是整体 DSP 光电
集成，即对光 + 电 +DSP 三者进行协同设计，以补偿由于高集成密度而带来的性

能缺陷，具体见图 1-13 右侧。

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