無源波分技術在5G前傳中的應用

佘 強

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

為實現國家5G領先戰略，主導技術發展，驅動產業鏈發展，取得5G領域的領先優勢，各運營商加快5G建設。而在現有的網絡基礎上如何快速形成5G服務能力，同時降低建設及運營成本，成為各運營商面臨的重點及難點。其中，在傳輸接入側引入無源波分技術應用于5G前傳，能有效解決現有管道及光纖資源不足的瓶頸，達到快速開站的目的，為5G快速建設提供更豐富的解決方案。

1 無源波分技術概述

1.1 技術特點及應用場景

無源波分采用WDM技術，利用復用器將各個不同波長的光信號合成一束在單根光纖進行傳輸，在鏈路的接收端，通過解復用器將光纖中的混合信號分解為不同波長的信號連接到相應的接收設備。

無源波分系統包括復用/解復用器和彩光模塊2個部分。復用器與解復用器之間為無源傳輸，主要規格種類有1:6（3路雙向業務）、1:12（6路雙向業務）、1:18（9路雙向業務）。復用/解復用器體積小，無需供電，與插片式分光器安裝要求相同，可放置在綜合機柜、光交內，也可放置在樓道分纖箱或掛墻等惡劣環境中，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。

無源波分信道間隔20 nm，工作波長范圍為1 271～1 611 nm，對激光器、復用/解復用器的要求大大降低，極大地減少了擴容成本。其主要應用于匯聚層和接入層，如無線前傳、OLT上傳、A設備回傳以及專線接入等場景，可以作為光纜網建設的補充手段，緩解光纜建設壓力。

相比傳統光纖直驅方式，無源波分的優點為無需重新鋪設光纖，單根光纖容量增加，能有效節省光纖及管網資源，對纖芯資源緊張區域可快速開通業務；缺點為使用復用器增加整個鏈路的插損，增加了故障風險點，加大了故障判斷難度，增加了運維難度。

1.2 5G光纜網絡現狀

5G承載網包含前傳、中傳和回傳3部分。前傳指傳遞AAU至DU之間的數據，中傳指傳遞DU至CU之間的數據，回傳指傳遞CU至核心網之間的數據。當前DU、CU合設在一起，統稱5G BBU。5G承載網指前傳與回傳兩部分。

5G采用C-RAN方式，BBU集中部署綜合業務機房內，單BBU具備15～18個百兆小區接入能力，提升了BBU的利用率；在綜合業務機房內同時部署STN A設備，BBU與STN A設備通過尾纖連通，再回傳至B設備；加大機房資源的統籌使用，提高了網絡安全性，降低了維護難度。

當前共建一張光纜網，統一承載有線、無線業務，設備節點與光纜協同，同時將光節點向用戶延伸，提高用戶響應速度，降低總體建設成本。光纜以綜合業務機房為界面，以上屬于中繼光纜，當前中繼光纜纖芯資源相對充足，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，傳輸質量安全、穩定。綜合業務機房以下為接入光纜，分為主干光纜及基站接入光纜，現采用光纖直驅方式連通，因5G站點密度遠大于4G，BBU至AAU間前傳纖芯需求量大，現有接入光纜空余纖芯資源難以滿足5G前傳纖芯需求，需要規模擴容基站接入光纜，需占用大量主干光纜纖芯資源，將加大運營商的建設成本，同時受限于管孔緊張、主干光交容量等問題，難以保證建設進度。網絡現狀如圖1所示。

圖1 5G光纜網絡現狀

1.3 如何解決5G前傳快速建設難題

分析5G光纜網絡現狀發現，當前建設難點主要是5G前傳纖芯需求。5G建設應結合現有纖芯資源情況，制定最優方案，確保建設進度及投資效益。

（1）現有接入光纜纖芯資源大于等于6芯時，5G設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方式開通。當期建設成本低、時間短，但占用現有光纜資源多，適合纖芯資源豐富區域。

（2）現有接入光纜纖芯資源大于等于3芯、小于6芯時，5G設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方式開通。當期建設成本低、時間短，占用現有光纜資源較多，適合纖芯資源較豐富區域。

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

2 無源波分在5G前傳中的應用實例

2.1 無源波分在基站接入光纜纖芯不足場景中的應用

某省會城市某小區規劃新增2個5G站點覆蓋小區及周邊區域，其中A基站位該小區內樓面站點，B基站為路邊單管塔站點，均與現網4G站點共站。2個站點通過同一主干光節點上行至綜合業務機房，BBU置于機房內。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基站到主干光節點800 m，B基站到主干光節點600 m，主干光節點至D機房約1 km，充分考慮后期業務需求，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。根據現場實際情況，每個基站制定了3個方案，如表1所示。

圖2 某品牌12波無源波分方案

表1 5G站點建設方案對比

充分考慮建設工期、難度、經濟性，A基站采用單芯雙向灰光模板+光纖直驅（利舊光纜）開通，B基站通過無源波分開通。

2.2 無源波分在主干纖芯不足場景中的應用

某省會城市某工業園區規劃新增5個5G站點覆蓋該工業園區，基站引入光纜均有余纖可滿足本期需求，主干光纜24芯剩余12芯，制定2個建設方案，具體如下。

方案一：采用雙芯雙向灰光模塊+光纖直驅建設時，需新增主干光纜，結合園區后期的業務需求，本期考慮布放60芯主干光纜，投資約2.00萬元，總投資約3.05萬元，單站投資0.61萬元，5個站點工期約6 d。

方案二：采用無源波分建設時，單站造價0.49萬元，5個站點工期約2 d。

采用無源波分比傳統光纖直驅方式單站可節省0.12萬元，節省工期4 d，本工程采用無源波分開通。

2.3 場景應用分析

5G建設中應根據現場實際情況，靈活選用建設方式，在現有接入光纜資源豐富的情況下，優先采用傳統光纖直驅實現5G前傳；在接入光纜纖芯不足的情況下，優先采用無源波分實現5G前傳，最終實現經濟性、敏捷性建設，打造一張高質量的5G網絡。

3 結 論

無源波分因成本低、部署速度快，可以作為光纜網建設的補充手段，緩解光纜建設壓力。但無源波分增加了整個鏈路的插損，同時增加了運維難度，因此無源波分不能完全替代光纜建設。綜合考慮建設成本、維護及現有光纜資源情況，無源波分技術應用在高阻工區域、管孔資源、光纜資源等基礎設施緊張區域的5G前傳中，能加快5G建設，降低綜合造價，提升投資效益，對推動5G應用、取得5G領域的領先優勢具有重要意義。