5G傳輸承載網絡建設中無源波分彩光模塊應用的技術探討

蔡 勇

（湖北郵電規劃設計有限公司，湖北 武漢 430023）

0 引 言

隨著互聯網大數據的快速增長和千兆寬帶業務的應用發展，我國邁入5G大規模網絡建設快速發展階段，網絡建設步入5G新領域。5G的場景應用和實踐對于如何打造萬物互聯的數字化AI平臺、帶動產業的升級化發展以及豐富場景應用都有積極的推動作用。如何面對千億設備的連接能力和大數據流量迅猛增長的挑戰，真正達到實現萬物智能互聯是5G網絡建設面臨的困難之一。5G網絡極高速率、極大容量以及極低時延的3大特點對傳輸承載網提出了較高的要求，5G基站規模組網部署和數量的增多也勢必對光纜資源提出更高的要求，從而給傳輸承載網帶來了一定的壓力。在這種情況下，應探討如何有效地對傳輸承載網的容量進行增加擴容，滿足5G網絡建設發展的部署需求。無源波分技術彩光模塊的應用可以解決這個難題，在一定程度上可緩解5G網絡組網部署對傳送網造成的壓力，滿足5G網絡建設發展的擴容需求。

1 無源波分彩光模塊在5G網絡建設應用的特點

5G對承載網的需求集中體現在高速率、高可用性、高精度同步以及超低時延等幾個方面。如何形成差異化的競爭優勢，滿足5G承載網對有線無線綜合承載的要求，無源波分彩光模塊的應用有一定的優勢[1]。在初期階段，5G網絡建設部署中每個基站若考慮3個扇區，那么每個站點采用單芯雙向傳輸則需3芯光纖，采用單芯單向則需6芯光纖。

在4G、5G基站站址共址的場景下，隨著光纖資源的逐步疊加需求，就會使得對光纜網的主干光纜纖芯資源消耗巨大。而C-RAN集中模式的最大瓶頸并不是基站到配線光交的接入光纜資源，而是在于主干光纜纖芯的需求。這種情況下，新建基站的接入光纜無法從根本上解決主干光纜資源短缺的瓶頸，因此無源波分彩光模塊應用而生，它能有效解決這個問題。

理論上，無源波分彩光模塊出局光纖只需一芯，即可大量節省主干光纜，同時無源波分彩光模塊也是無源設備，小巧靈活，可快速安裝，從而有效減少了5G基站光纜需求對主干光纜纖芯的耗用，在很大程度上緩解了主干光纜纖芯資源緊張的壓力。

2 無源波分彩光模塊的的介紹

無源波分彩光模塊采用的是WDM技術，該技術將載有一系列信息和不同波長的光信號集成耦合成一束，在一條光纖中進行傳送并實現業務間傳輸的技術。

無源波分彩光模塊是光復用傳輸鏈路中的的光電轉換器，其采用波分復用技術，將不同波長的光信號復合在一條光纖上進行傳輸，具備成本低等優點[2]。具體的特點有以下幾個方面：一是性價比高，利舊現網光纜，免鋪纜時間及建設成本，相對有源波分有較大成本優勢；二是快速部署，部署速度快，適合快速光纖擴容需求及應急；三是簡易安裝，體積小，無需供電，即插即用，無需配置，安裝靈活；四是適應性好，環境適應性好，可集中布放在機房，也可獨立掛墻，放置在分纖箱或戶外；五是可靠性高，純無源設備，基本免維護；六是種類豐富，合波器規格種類多，彩光模塊速率豐富，可按需配置，性價比高；七是容量適中，最大可提供24波傳輸容量；八是結構標準，與插片式分光器結構相同，符合插片式分光器結構規范，能滿足多種應用場景需求。

無源波分彩光模塊的特征有功耗低、可靠性高、設計靈活、支持熱插拔、LC雙工接口以及支持數字診斷功能，符合多協議標準，如SFP MSA協議、SDH/SONET傳輸標準、IEEE 802.3以太網標準及RoHS-6標準等。CWDM波分光模塊可提供18個可用波長（1 270～1 610 nm），支持C波段波長。

5G基站和4G基站無源波分彩光模塊的應用區別如下。一是彩光模塊速率不一樣，5G基站采用25G速率，4G基站采用10G速率；二是合分波器一樣，但只進行不同波長光信號的過濾匯聚，不區分基站類型。

無源波分將普通白光模塊更換為彩光模塊，通過合分波器進行匯聚后，通過1芯光纖傳輸到對端，再通過合分波器進行解復用，從而節省中繼光纜纖芯資源。

3 5G無線網配套傳輸光纜的需求分析

4G無線網BBU與RRU之間、5G無線網DU/CU與AAU之間的光纜原則上不能跨端局區域設置。在城區場景BBU與RRU之間、DU/CU與AAU之間的光纜原則上要小于10 km，另還需滿足時延和光衰的規定要求[3]。

各場景下，RRU和AAU采用星型結構上聯時，每個RRU上聯至BBU、AAU上聯到DUCU需占用兩芯光纖（單纖雙向傳輸則需1芯）。4G無線網每個BBU下掛3個RRU，5G無線網每個DUCU下掛3個AAU，則該BBU上聯光鏈路需占用6芯光纖（單纖雙向傳輸則需3芯），DUCU上聯光鏈路則需占用6芯光纖（單纖雙向傳輸則需3芯）。RRU采用環型結構上聯時，3個RRU串聯在一起，在串聯形態下一頭一尾的兩個RRU與BBU連接，則同一環上串聯的3個RRU上聯至BBU需占用兩芯光纖，BBU上聯光鏈路需占用兩芯光纖。

4G、5G共址時，RRU、AAU設備由3個增至6個。RRU、AAU采用星型結構上聯時，每個站點上聯至BBU、DUCU光鏈路需占用12芯光纖（單纖雙向傳輸則需6芯）。而采用環型結構上聯時，每個站點上聯至BBU、DUCU光鏈路需各占用兩芯光纖，上聯光鏈路需占用4芯光纖。

端局集中設置時需統籌考慮主干光纜，并充分利用現有網絡的光纜纖芯資源。對于部分光纜纖芯資源缺乏和不足的區域段落，則以歸并優化調整為主，如有必要可新增少量光主干。

BBU、DUCU非端局集中設置的場景中，BBU、DUCU集中放置點和設置RRU、AAU的物理站點間，每個BBU、DUCU需6芯光纖（單纖雙向傳輸則需3芯）。非端局集中設置的機房上聯的光鏈路可利用現有用戶光纜資源，就近從光纜交接箱敷設配線光纜至非端局集中設置的機房。同一非端局集中設置點內，各光交間需根據光交所帶現有BBU及規劃期內數量充分考慮聯絡光纜的容量。

分散設置時，BBU、DUCU上聯的光鏈路充分利用現有用戶光纜資源，既有用戶光纜資源不足的站點應結合BBU、DUCU及A1路由器數量結合終期規模一并考慮新增光纜容量。

4 無源波分彩光模塊在5G網絡部署的建設思路

根據接入光纜和主干光纜的現狀情況，基站前傳建設方式主要分以下幾種場景建設，無源波分彩光模塊在5G網絡部署的建設思路主要如下。

一是原接入光纜及主干光纜能滿足本工程需求，采用光纖直連。二是原有接入光纜滿足需求，但主干光纜不滿足，可綜合考慮駐地網等其他需求一同規劃建設，采用光纖直連方式。三是原有接入光纜滿足需求，且主干光纜剩余纖芯能滿足需求的，采用無源波分彩光模塊方式。四是原有接入光纜滿足需求，且主干光纜剩余纖芯不能滿足需求的，接入采用無源波分彩光模塊方式。主干光纜需結合主干光交管轄的基站數量和主干光纜的剩余纖芯資源，統籌主干光纜的總體纖芯需求來適當新建擴容主干光纜。原則上，新建主干光纜以144芯和288芯為主，采用綜合造價更低的建設模式。五是重新布放接入光纜，以12芯和24芯為主[4]。

5 無源波分彩光模塊在5G網絡建設的施工安裝要求

無源波分彩光模塊在5G網絡建設的施工可分為3個步驟。首先確認BBU、CU、DU側和RRU、AAU側使用光模塊的對應關系，其次根據光模塊使用要求替換局端BBU、CU、DU側的光模塊，并保證光纖連接正確，最后根據光模塊使用要求替換無線RRU、AAU側的光模塊，并保證光纖連接正確[5]。

在遠端RRU、AAU側，將合分波器插入1∶16插片式分纖箱，采用壁掛或抱桿方式安裝。在C-RAN機房側，將合分波器插入3槽或16槽19英寸上架機框，安裝到機柜中。室內機柜式安裝方法如下，機房內無源波分的擴展器要安裝在機框內，根據DU設備集中度和拉遠站點數配以合適的1U或3U機框，并上機架。室外抱桿式和室外壁掛式中，遠端無源擴展器器可安裝在室外防水箱內。

6 結 論

無源波分彩光模塊在5G網絡建設組網中如何進行建設需要理論指導和工程實施相結合，需以5G網絡建設業務需求為導向。無源波分技術的應用是一個長期的過程，在5G新領域時代，無源波分技術是一個技術演進方向，將這種技術應用到傳輸承載網中是技術發展的必然趨勢，不僅夠減少對主干光纜纖芯的消耗，而且也能有效提高傳輸承載網的穩定性。