無(wú)源波分技術(shù)在5G前傳中的應(yīng)用

佘 強(qiáng)

（湖南省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

0 引 言

為實(shí)現(xiàn)國(guó)家5G領(lǐng)先戰(zhàn)略，主導(dǎo)技術(shù)發(fā)展，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，取得5G領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，各運(yùn)營(yíng)商加快5G建設(shè)。而在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上如何快速形成5G服務(wù)能力，同時(shí)降低建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本，成為各運(yùn)營(yíng)商面臨的重點(diǎn)及難點(diǎn)。其中，在傳輸接入側(cè)引入無(wú)源波分技術(shù)應(yīng)用于5G前傳，能有效解決現(xiàn)有管道及光纖資源不足的瓶頸，達(dá)到快速開(kāi)站的目的，為5G快速建設(shè)提供更豐富的解決方案。

1 無(wú)源波分技術(shù)概述

1.1 技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景

無(wú)源波分采用WDM技術(shù)，利用復(fù)用器將各個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)合成一束在單根光纖進(jìn)行傳輸，在鏈路的接收端，通過(guò)解復(fù)用器將光纖中的混合信號(hào)分解為不同波長(zhǎng)的信號(hào)連接到相應(yīng)的接收設(shè)備。

無(wú)源波分系統(tǒng)包括復(fù)用/解復(fù)用器和彩光模塊2個(gè)部分。復(fù)用器與解復(fù)用器之間為無(wú)源傳輸，主要規(guī)格種類(lèi)有1:6（3路雙向業(yè)務(wù)）、1:12（6路雙向業(yè)務(wù)）、1:18（9路雙向業(yè)務(wù)）。復(fù)用/解復(fù)用器體積小，無(wú)需供電，與插片式分光器安裝要求相同，可放置在綜合機(jī)柜、光交內(nèi)，也可放置在樓道分纖箱或掛墻等惡劣環(huán)境中，安裝較為靈活。彩光模塊速率豐富，可提供155 Mb/s、1.25 Gb/s、2.5 Gb/s、6 Gb/s、10 Gb/s和 25 Gb/s速率。

無(wú)源波分信道間隔20 nm，工作波長(zhǎng)范圍為1 271～1 611 nm，對(duì)激光器、復(fù)用/解復(fù)用器的要求大大降低，極大地減少了擴(kuò)容成本。其主要應(yīng)用于匯聚層和接入層，如無(wú)線前傳、OLT上傳、A設(shè)備回傳以及專(zhuān)線接入等場(chǎng)景，可以作為光纜網(wǎng)建設(shè)的補(bǔ)充手段，緩解光纜建設(shè)壓力。

相比傳統(tǒng)光纖直驅(qū)方式，無(wú)源波分的優(yōu)點(diǎn)為無(wú)需重新鋪設(shè)光纖，單根光纖容量增加，能有效節(jié)省光纖及管網(wǎng)資源，對(duì)纖芯資源緊張區(qū)域可快速開(kāi)通業(yè)務(wù)；缺點(diǎn)為使用復(fù)用器增加整個(gè)鏈路的插損，增加了故障風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，加大了故障判斷難度，增加了運(yùn)維難度。

1.2 5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

5G承載網(wǎng)包含前傳、中傳和回傳3部分。前傳指?jìng)鬟fAAU至DU之間的數(shù)據(jù)，中傳指?jìng)鬟fDU至CU之間的數(shù)據(jù)，回傳指?jìng)鬟fCU至核心網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)。當(dāng)前DU、CU合設(shè)在一起，統(tǒng)稱(chēng)5G BBU。5G承載網(wǎng)指前傳與回傳兩部分。

5G采用C-RAN方式，BBU集中部署綜合業(yè)務(wù)機(jī)房?jī)?nèi)，單BBU具備15～18個(gè)百兆小區(qū)接入能力，提升了BBU的利用率；在綜合業(yè)務(wù)機(jī)房?jī)?nèi)同時(shí)部署STN A設(shè)備，BBU與STN A設(shè)備通過(guò)尾纖連通，再回傳至B設(shè)備；加大機(jī)房資源的統(tǒng)籌使用，提高了網(wǎng)絡(luò)安全性，降低了維護(hù)難度。

當(dāng)前共建一張光纜網(wǎng)，統(tǒng)一承載有線、無(wú)線業(yè)務(wù)，設(shè)備節(jié)點(diǎn)與光纜協(xié)同，同時(shí)將光節(jié)點(diǎn)向用戶(hù)延伸，提高用戶(hù)響應(yīng)速度，降低總體建設(shè)成本。光纜以綜合業(yè)務(wù)機(jī)房為界面，以上屬于中繼光纜，當(dāng)前中繼光纜纖芯資源相對(duì)充足，匯聚層、核心層傳輸采用中繼光纜+波分方式，確保了多路由連接，傳輸質(zhì)量安全、穩(wěn)定。綜合業(yè)務(wù)機(jī)房以下為接入光纜，分為主干光纜及基站接入光纜，現(xiàn)采用光纖直驅(qū)方式連通，因5G站點(diǎn)密度遠(yuǎn)大于4G，BBU至AAU間前傳纖芯需求量大，現(xiàn)有接入光纜空余纖芯資源難以滿(mǎn)足5G前傳纖芯需求，需要規(guī)模擴(kuò)容基站接入光纜，需占用大量主干光纜纖芯資源，將加大運(yùn)營(yíng)商的建設(shè)成本，同時(shí)受限于管孔緊張、主干光交容量等問(wèn)題，難以保證建設(shè)進(jìn)度。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀如圖1所示。

圖1 5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

1.3 如何解決5G前傳快速建設(shè)難題

分析5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前建設(shè)難點(diǎn)主要是5G前傳纖芯需求。5G建設(shè)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有纖芯資源情況，制定最優(yōu)方案，確保建設(shè)進(jìn)度及投資效益。

（1）現(xiàn)有接入光纜纖芯資源大于等于6芯時(shí)，5G設(shè)備采用雙芯雙向灰光模塊，需占用6芯，可直接采用光纖直驅(qū)方式開(kāi)通。當(dāng)期建設(shè)成本低、時(shí)間短，但占用現(xiàn)有光纜資源多，適合纖芯資源豐富區(qū)域。

（2）現(xiàn)有接入光纜纖芯資源大于等于3芯、小于6芯時(shí)，5G設(shè)備采用單芯雙向灰光模塊，需占用3芯，可直接采用光纖直驅(qū)方式開(kāi)通。當(dāng)期建設(shè)成本低、時(shí)間短，占用現(xiàn)有光纜資源較多，適合纖芯資源較豐富區(qū)域。

（3）現(xiàn)有接入光纜纖芯資源小于3芯時(shí)，如采用光纖直驅(qū)方式，需新放光纜，將增加投資且加長(zhǎng)工期，特別是高阻工小區(qū)、城區(qū)管孔資源緊張的區(qū)域，新設(shè)光纜的難度將成倍增加。如果采用無(wú)源波分開(kāi)通5G站點(diǎn)，僅需占用1芯；如果現(xiàn)有接入光纜已無(wú)剩余纖芯，可采用12波道無(wú)源波分，將現(xiàn)有4G割接至后6波道，前6波道用于承載5G，騰出纖芯快速開(kāi)站。方案示例如圖2所示。

2 無(wú)源波分在5G前傳中的應(yīng)用實(shí)例

2.1 無(wú)源波分在基站接入光纜纖芯不足場(chǎng)景中的應(yīng)用

某省會(huì)城市某小區(qū)規(guī)劃新增2個(gè)5G站點(diǎn)覆蓋小區(qū)及周邊區(qū)域，其中A基站位該小區(qū)內(nèi)樓面站點(diǎn)，B基站為路邊單管塔站點(diǎn)，均與現(xiàn)網(wǎng)4G站點(diǎn)共站。2個(gè)站點(diǎn)通過(guò)同一主干光節(jié)點(diǎn)上行至綜合業(yè)務(wù)機(jī)房，BBU置于機(jī)房?jī)?nèi)。主干光纜為96芯，空余15芯；A基站接入光纜12芯，空余2芯；B基站接入光纜12芯，空余4芯。A基站到主干光節(jié)點(diǎn)800 m，B基站到主干光節(jié)點(diǎn)600 m，主干光節(jié)點(diǎn)至D機(jī)房約1 km，充分考慮后期業(yè)務(wù)需求，新建24芯基站接入光纜，主干光纜只考慮本期占用纖芯的成本。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，每個(gè)基站制定了3個(gè)方案，如表1所示。

圖2 某品牌12波無(wú)源波分方案

表1 5G站點(diǎn)建設(shè)方案對(duì)比

充分考慮建設(shè)工期、難度、經(jīng)濟(jì)性，A基站采用單芯雙向灰光模板+光纖直驅(qū)（利舊光纜）開(kāi)通，B基站通過(guò)無(wú)源波分開(kāi)通。

2.2 無(wú)源波分在主干纖芯不足場(chǎng)景中的應(yīng)用

某省會(huì)城市某工業(yè)園區(qū)規(guī)劃新增5個(gè)5G站點(diǎn)覆蓋該工業(yè)園區(qū)，基站引入光纜均有余纖可滿(mǎn)足本期需求，主干光纜24芯剩余12芯，制定2個(gè)建設(shè)方案，具體如下。

方案一：采用雙芯雙向灰光模塊+光纖直驅(qū)建設(shè)時(shí)，需新增主干光纜，結(jié)合園區(qū)后期的業(yè)務(wù)需求，本期考慮布放60芯主干光纜，投資約2.00萬(wàn)元，總投資約3.05萬(wàn)元，單站投資0.61萬(wàn)元，5個(gè)站點(diǎn)工期約6 d。

方案二：采用無(wú)源波分建設(shè)時(shí)，單站造價(jià)0.49萬(wàn)元，5個(gè)站點(diǎn)工期約2 d。

采用無(wú)源波分比傳統(tǒng)光纖直驅(qū)方式單站可節(jié)省0.12萬(wàn)元，節(jié)省工期4 d，本工程采用無(wú)源波分開(kāi)通。

2.3 場(chǎng)景應(yīng)用分析

5G建設(shè)中應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，靈活選用建設(shè)方式，在現(xiàn)有接入光纜資源豐富的情況下，優(yōu)先采用傳統(tǒng)光纖直驅(qū)實(shí)現(xiàn)5G前傳；在接入光纜纖芯不足的情況下，優(yōu)先采用無(wú)源波分實(shí)現(xiàn)5G前傳，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、敏捷性建設(shè)，打造一張高質(zhì)量的5G網(wǎng)絡(luò)。

3 結(jié) 論

無(wú)源波分因成本低、部署速度快，可以作為光纜網(wǎng)建設(shè)的補(bǔ)充手段，緩解光纜建設(shè)壓力。但無(wú)源波分增加了整個(gè)鏈路的插損，同時(shí)增加了運(yùn)維難度，因此無(wú)源波分不能完全替代光纜建設(shè)。綜合考慮建設(shè)成本、維護(hù)及現(xiàn)有光纜資源情況，無(wú)源波分技術(shù)應(yīng)用在高阻工區(qū)域、管孔資源、光纜資源等基礎(chǔ)設(shè)施緊張區(qū)域的5G前傳中，能加快5G建設(shè)，降低綜合造價(jià)，提升投資效益，對(duì)推動(dòng)5G應(yīng)用、取得5G領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)具有重要意義。