5G传输承载网络建设中无源波分彩光模块应用的技术探讨

蔡 勇

（湖北邮电规划设计有限公司，湖北 武汉 430023）

0 引 言

随着互联网大数据的快速增长和千兆宽带业务的应用发展，我国迈入5G大规模网络建设快速发展阶段，网络建设步入5G新领域。5G的场景应用和实践对于如何打造万物互联的数字化AI平台、带动产业的升级化发展以及丰富场景应用都有积极的推动作用。如何面对千亿设备的连接能力和大数据流量迅猛增长的挑战，真正达到实现万物智能互联是5G网络建设面临的困难之一。5G网络极高速率、极大容量以及极低时延的3大特点对传输承载网提出了较高的要求，5G基站规模组网部署和数量的增多也势必对光缆资源提出更高的要求，从而给传输承载网带来了一定的压力。在这种情况下，应探讨如何有效地对传输承载网的容量进行增加扩容，满足5G网络建设发展的部署需求。无源波分技术彩光模块的应用可以解决这个难题，在一定程度上可缓解5G网络组网部署对传送网造成的压力，满足5G网络建设发展的扩容需求。

1 无源波分彩光模块在5G网络建设应用的特点

5G对承载网的需求集中体现在高速率、高可用性、高精度同步以及超低时延等几个方面。如何形成差异化的竞争优势，满足5G承载网对有线无线综合承载的要求，无源波分彩光模块的应用有一定的优势[1]。在初期阶段，5G网络建设部署中每个基站若考虑3个扇区，那么每个站点采用单芯双向传输则需3芯光纤，采用单芯单向则需6芯光纤。

在4G、5G基站站址共址的场景下，随着光纤资源的逐步叠加需求，就会使得对光缆网的主干光缆纤芯资源消耗巨大。而C-RAN集中模式的最大瓶颈并不是基站到配线光交的接入光缆资源，而是在于主干光缆纤芯的需求。这种情况下，新建基站的接入光缆无法从根本上解决主干光缆资源短缺的瓶颈，因此无源波分彩光模块应用而生，它能有效解决这个问题。

理论上，无源波分彩光模块出局光纤只需一芯，即可大量节省主干光缆，同时无源波分彩光模块也是无源设备，小巧灵活，可快速安装，从而有效减少了5G基站光缆需求对主干光缆纤芯的耗用，在很大程度上缓解了主干光缆纤芯资源紧张的压力。

2 无源波分彩光模块的的介绍

无源波分彩光模块采用的是WDM技术，该技术将载有一系列信息和不同波长的光信号集成耦合成一束，在一条光纤中进行传送并实现业务间传输的技术。

无源波分彩光模块是光复用传输链路中的的光电转换器，其采用波分复用技术，将不同波长的光信号复合在一条光纤上进行传输，具备成本低等优点[2]。具体的特点有以下几个方面：一是性价比高，利旧现网光缆，免铺缆时间及建设成本，相对有源波分有较大成本优势；二是快速部署，部署速度快，适合快速光纤扩容需求及应急；三是简易安装，体积小，无需供电，即插即用，无需配置，安装灵活；四是适应性好，环境适应性好，可集中布放在机房，也可独立挂墙，放置在分纤箱或户外；五是可靠性高，纯无源设备，基本免维护；六是种类丰富，合波器规格种类多，彩光模块速率丰富，可按需配置，性价比高；七是容量适中，最大可提供24波传输容量；八是结构标准，与插片式分光器结构相同，符合插片式分光器结构规范，能满足多种应用场景需求。

无源波分彩光模块的特征有功耗低、可靠性高、设计灵活、支持热插拔、LC双工接口以及支持数字诊断功能，符合多协议标准，如SFP MSA协议、SDH/SONET传输标准、IEEE 802.3以太网标准及RoHS-6标准等。CWDM波分光模块可提供18个可用波长（1 270～1 610 nm），支持C波段波长。

5G基站和4G基站无源波分彩光模块的应用区别如下。一是彩光模块速率不一样，5G基站采用25G速率，4G基站采用10G速率；二是合分波器一样，但只进行不同波长光信号的过滤汇聚，不区分基站类型。

无源波分将普通白光模块更换为彩光模块，通过合分波器进行汇聚后，通过1芯光纤传输到对端，再通过合分波器进行解复用，从而节省中继光缆纤芯资源。

3 5G无线网配套传输光缆的需求分析

4G无线网BBU与RRU之间、5G无线网DU/CU与AAU之间的光缆原则上不能跨端局区域设置。在城区场景BBU与RRU之间、DU/CU与AAU之间的光缆原则上要小于10 km，另还需满足时延和光衰的规定要求[3]。

各场景下，RRU和AAU采用星型结构上联时，每个RRU上联至BBU、AAU上联到DUCU需占用两芯光纤（单纤双向传输则需1芯）。4G无线网每个BBU下挂3个RRU，5G无线网每个DUCU下挂3个AAU，则该BBU上联光链路需占用6芯光纤（单纤双向传输则需3芯），DUCU上联光链路则需占用6芯光纤（单纤双向传输则需3芯）。RRU采用环型结构上联时，3个RRU串联在一起，在串联形态下一头一尾的两个RRU与BBU连接，则同一环上串联的3个RRU上联至BBU需占用两芯光纤，BBU上联光链路需占用两芯光纤。

4G、5G共址时，RRU、AAU设备由3个增至6个。RRU、AAU采用星型结构上联时，每个站点上联至BBU、DUCU光链路需占用12芯光纤（单纤双向传输则需6芯）。而采用环型结构上联时，每个站点上联至BBU、DUCU光链路需各占用两芯光纤，上联光链路需占用4芯光纤。

端局集中设置时需统筹考虑主干光缆，并充分利用现有网络的光缆纤芯资源。对于部分光缆纤芯资源缺乏和不足的区域段落，则以归并优化调整为主，如有必要可新增少量光主干。

BBU、DUCU非端局集中设置的场景中，BBU、DUCU集中放置点和设置RRU、AAU的物理站点间，每个BBU、DUCU需6芯光纤（单纤双向传输则需3芯）。非端局集中设置的机房上联的光链路可利用现有用户光缆资源，就近从光缆交接箱敷设配线光缆至非端局集中设置的机房。同一非端局集中设置点内，各光交间需根据光交所带现有BBU及规划期内数量充分考虑联络光缆的容量。

分散设置时，BBU、DUCU上联的光链路充分利用现有用户光缆资源，既有用户光缆资源不足的站点应结合BBU、DUCU及A1路由器数量结合终期规模一并考虑新增光缆容量。

4 无源波分彩光模块在5G网络部署的建设思路

根据接入光缆和主干光缆的现状情况，基站前传建设方式主要分以下几种场景建设，无源波分彩光模块在5G网络部署的建设思路主要如下。

一是原接入光缆及主干光缆能满足本工程需求，采用光纤直连。二是原有接入光缆满足需求，但主干光缆不满足，可综合考虑驻地网等其他需求一同规划建设，采用光纤直连方式。三是原有接入光缆满足需求，且主干光缆剩余纤芯能满足需求的，采用无源波分彩光模块方式。四是原有接入光缆满足需求，且主干光缆剩余纤芯不能满足需求的，接入采用无源波分彩光模块方式。主干光缆需结合主干光交管辖的基站数量和主干光缆的剩余纤芯资源，统筹主干光缆的总体纤芯需求来适当新建扩容主干光缆。原则上，新建主干光缆以144芯和288芯为主，采用综合造价更低的建设模式。五是重新布放接入光缆，以12芯和24芯为主[4]。

5 无源波分彩光模块在5G网络建设的施工安装要求

无源波分彩光模块在5G网络建设的施工可分为3个步骤。首先确认BBU、CU、DU侧和RRU、AAU侧使用光模块的对应关系，其次根据光模块使用要求替换局端BBU、CU、DU侧的光模块，并保证光纤连接正确，最后根据光模块使用要求替换无线RRU、AAU侧的光模块，并保证光纤连接正确[5]。

在远端RRU、AAU侧，将合分波器插入1∶16插片式分纤箱，采用壁挂或抱杆方式安装。在C-RAN机房侧，将合分波器插入3槽或16槽19英寸上架机框，安装到机柜中。室内机柜式安装方法如下，机房内无源波分的扩展器要安装在机框内，根据DU设备集中度和拉远站点数配以合适的1U或3U机框，并上机架。室外抱杆式和室外壁挂式中，远端无源扩展器器可安装在室外防水箱内。

6 结 论

无源波分彩光模块在5G网络建设组网中如何进行建设需要理论指导和工程实施相结合，需以5G网络建设业务需求为导向。无源波分技术的应用是一个长期的过程，在5G新领域时代，无源波分技术是一个技术演进方向，将这种技术应用到传输承载网中是技术发展的必然趋势，不仅够减少对主干光缆纤芯的消耗，而且也能有效提高传输承载网的稳定性。