無源波分在5G前傳接入中的應用研究

戶文濤?魏濤?李志勇?宋永豐

摘要：隨著科學技術的不斷發展，以及無線網絡的迭代與升級，對光纜纖芯資源的需求逐漸提升。強化對無源波分技術的應用，可以將5G前傳不同場景中，建設成本高、開通時間長等問題高效解決。因此在具體研究過程中，應該結合5G光纜網絡現狀，深入研究與應用無源波分，以便5G建設水平和效率能整體提高。

關鍵詞：無源波分；5G前傳接入；應用

一、引言

目前，現有的光纜資源不能滿足5G基站前傳對纖芯的需求，采取何種方式讓5G服務能力快速形成，最大程度將建設和運營成本降低，已經成為各運營商亟待解決的重要問題。因此在5G前傳接入中，應該對無源波分深入研究，合理制定應用對策，確保問題在解決的同時，快速開站的目標能順利達成。

二、無源波分的技術特點和應用場景

無源波分是以WDM技術為基礎發展起來的，在復用器的支持下，將各個不同波長的光信號形成一束，以便能在單根光纖中快速傳輸。同時在鏈路的接收端，采取解復用器的辦法，分解光纖中的混合信號，讓其以不同波長信號存在，最后與相應接收設備連接。無源波分系統是由兩部分組成，其中之一是復用/解復用器，另一部分是彩光模塊。其中彩光模塊的優點較多，諸如速率豐富等，具體有2.5Gb/s、6Gb/s、10Gb/s、25Gb/s速率等。通過對無源波分的分析，信道間隔的長度為20NM，波長范圍在1271NM～1611NM之間，對激光器等要求較小，可以實現擴容成本整體降低的目的。該技術在接入層、匯聚層的應用廣泛，諸如無線前傳等場景，可以為光纜建設提供輔助支持，讓光纜建設的壓力得到減輕。在對無源波分技術應用過程中，展現出來的優點較多，如圖1所示為該技術支持下的前傳方案，可以對傳統光纖直驅方式存在的缺陷優化與完善。

該技術在使用過程中，即便是單根光纖，也不需要增加其容量，也不必對光纖重新鋪設，可以讓光纖和管網資源得到節省。同時此類技術的使用，還可以為相關業務的開通提供支持，尤其是在纖芯資源緊張的地區。但該技術在使用過程中，暴露出的缺點也十分明顯，諸如利用復用器會讓鏈路的插損增加，故障出現概率增大，會有多個故障點及風險點存在，導致相關人員在對故障判斷時難度增加，不利于運營維護工作的高效開展[1]。

三、5G光纜網絡現狀及前傳解決方案

（一）5G光纜網絡現狀

5G承載網是由三個部分組成，分別是前傳、中傳以及回傳。前傳是指對AAU到DU之間的數據傳遞。在本文研究中，主要對5G前傳接入進行深入研究。5G應用的方式為C-RAN，BBU集中部署在綜合業務接入機房內，可以同時布置智能城域網設備，讓整個機房的資源得到高效利用，確保網絡能更為安全?，F階段，5G光纜網絡建設期間，主要是共建一張光纜網，實現光纜與設備節點協同，達到傳輸穩定性與安全性的目的。但是因為5G站點的密度大于4G，所有前傳信息需求量大，需要不斷擴大基站接入光纜的規模。在此過程中，需要占用大量光纜纖芯資源，也會被管孔緊張等因素干擾，致使建設進度無法保障。4G/5G網絡組網拓撲如圖2所示。

（二）5G前傳快速建設難題解決對策

通過對5G光纜網絡現狀的研究可以看出，5G前傳纖芯需求是當前建設的重點以及難點。因此在具體建設過程中，需要將現有的纖芯資源情況作為依據，有針對性地制定優化對策，保證建設進度在提高的同時，建設投資效益也能達到最佳。

如果當前接入光纜剩余纖芯數量≥6芯，5G設備在使用過程中，可以對雙芯雙向灰光模塊合理應用，直接選擇使用光纖直驅的方式開通。這種方式的使用，可以快速開通基站，但弊端很明顯，需要對現網纖芯資源大量占用，所以此方式只在纖芯資源較為豐富的區域中應用較為合適 [2]。

如果現有接入光纜剩余纖芯數量≥3芯，但不超過6芯，5G設備可以選擇BIDI+光纖直驅方式承載，應用的開通方法與上述方案相同。此種方案的運用，同樣能利用舊現網纖芯資源快速開通基站，但缺點是還需要占用較多的纖芯資源，所以若纖芯資源不夠豐富，此種方式不能獲得良好效果。

如果現有接入光纜剩余纖芯數量小于3芯，采取光纖直驅的方式需要重新布放光纜，必然會加大工程建設難度。但在無源波分技術的支持下，只需要占用1芯就可以開通基站，減少對現網纖芯資源大量占用的同時，快速開通基站。具體方案如圖4所示。

四、無源波分在5G前傳接入中的部署策略

3.5G NR 100MHz載波帶寬時，5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求1×25GE eCPRI接口，不支持級聯?？蛇x擇1套6波25G無源波分系統。

3.5G NR 200MHz帶寬時，5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求為2×25GE eCPRI 接口，不支持級聯，可采用2套6波長疊加系統的方案，為提高線路可靠性，同一個AAU的兩個接口承載在不同的CWDM系統上，可接入不同方向的接入主干光纜纖芯提升安全性。

2.1G NR 2×50MHz帶寬時前傳接口需求為1×10GE CPRI接口， 采用1套6波10G無源波分系統。

3.5G NR 200MHz疊加2.1G NR 2×50MHz時，采用一套12波25G+10G CWDM系統和一套6波25G CWDM系統承載前傳，可接入不同方向的接入主干光纜纖芯，其中12波25G+10G CWDM系統承載3.5G NR 200MHz基站每個小區AAU出的第一個接口和2.1G NR基站，6波25G CWDM承載3.5G NR 200MHz基站每個小區AAU出的第二個接口。

五、無源波分在5G前傳接入中的應用

（一）城區基站接入段光纜纖芯不足場景中的應用

城區某美化燈管塔為現網3G/4G站址，現有12芯光纜1條，有2芯空余，距離最近的主干光交0.8公里，3G/4G/5U BBU設備集中部署在上游綜合業務接入點機房，本期擬開通5G。

前傳承載方案一：采用光纖直驅（新建光纜）方式開通，新建24芯管道光纜0.8公里，工程造價約0.6萬元（0.8公里×0.75萬元/皮長公里），建設周期1天。

前傳承載方案二：采用無源波分（利舊光纜）方式開通，利舊現網纖芯1芯，新增1套6波25G無源波分設備，工程造價約0.2萬元，建設周期0.5天。

（二）城區基站主干段光纜纖芯不足場景中的應用

城區某主干光交收斂附近4個現網基站，4個現網基站至該光交的接入段光纜空余纖芯都大于3芯，3G/4G/5U BBU設備集中部署在上游綜合業務接入點機房。本期擬開通5G。該光交空余主干纖芯6芯，距離上聯綜合業務接入點機房2公里。

前傳承載方案一：采用光纖直驅（新建光纜）方式開通，新建72芯管道光纜2公里，工程造價約2.4萬元（2公里*1.2萬元/皮長公里），建設周期2天。

前傳承載方案二：采用無源波分（利舊光纜）方式開通，利舊現網纖芯4芯，新增4套6波25G無源波分設備，工程造價約0.8萬元（4站*1套/站*0.2萬元/套），建設周期0.5天。

通過對比可以看出，無論是基站接入段光纜纖芯不足，還是主干段光纜纖芯不足，無源波分在5G前傳接入中的使用，可以大大降低建設成本，建設成本降低約66%。同時也可以讓工程建設的時間縮短。由此可見，充分利用、挖潛現網纖芯資源，采取無源波分方式承載5G前傳，能夠實現5G快速開通，且能滿足經濟性、安全性要求，使5G網絡建設TCO達到最優。

六、結束語

綜合而言，無源波分建設成本低，部署速度快，是光纜網建設過程中的重要補充技術，能夠讓光纜建設期間產生的壓力得到緩解。但是該技術在使用過程中，存在整個鏈路的插損增加、對光路衰耗要求較高，使用中對纖芯質量要求高導致運維難度增加等弊端，所以無法對光纜建設完全替代。通過對建設成本及后期運維等方面的綜合考量，無源波分技術可以在纖芯資源匱乏的區域，或者新建光纜施工難度大的場景下使用，使5G基站開通速度整體加快，單站建設成本降低，單站TCO達到最優，促進投資效益的提升，為5G的推廣以及應用奠定堅實基礎。

參? 考? 文? 獻

[1]宋玉飛.無源波分在5G前傳中的應用研究[J].廣東通信技術，2022，42（01）：34-36.

[2]郭文玨，蔡一鴻，駱益民，等.無源波分在5G前傳接入中的應用研究[J].郵電設計技術，2021（01）：67-71.

[3]佘強.無源波分技術在5G前傳中的應用[J].通信電源技術，2020，37（12）：73-75.

戶文濤（1987.06-），男，漢族，河南安陽，本科，中級通信工程師，研究方向：傳輸網絡規劃與設計；

魏濤（1977.08-），男，漢族，河南內黃，本科，中級通信工程師，研究方向：無線網絡規劃和設計；

李志勇（1982.03-），男，漢族，河南新鄉，本科，中級通信工程師，研究方向：傳輸網絡規劃和設計；

宋永豐（1975.08-），男，漢族，河南安陽，本科，中級通信工程師，研究方向：傳輸網絡建設維護。