基于低成本建网的BIDI 光模块在MAR 组网中的应用与实践

［何世东 姚利民］

1 案例背景

5G 网络建设的开展给本地承载网在大带宽、网络切片、网络SDN 能力、时间同步等方面提出了更多新的需求，现有IP_RAN 网络不具备大带宽、网络切片等能力，难以满足5G 基站业务的承载，为解决上述挑战，运营商提出了构建一张“网络结构简化、网络协议简化、网络设备简化、网络控制和网络管理智能化”的新型智能城域网络。

智能城域网的核心设备（MCR）与汇聚设备（MER）数量较少，且全部安装在核心汇聚机房；但接入设备（MAR）用来满足5G 站点的接入，随无线站点进行部署，具有数量多、分散广的特点，MAR 接入环组网对接入光缆需求很大，考虑原有IP_RAN 网络上承载了大量3G/4G、宽带等业务，短期内无法退网，使得原来IPRAN组网纤芯无法腾退给MAR 组网使用，且随着光缆建设难度越来越大，采用一种创新性的建网方式，达到建设周期短、操作简单、成本低且后期维护便利成为了迫在眉睫的问题。

2 案例描述

2.1 智能城域网建设方式

根据网络建设要求，MAR 设备应以综合业务接入点及BBU 集中点为覆盖目标，依托现有光缆资源，采用环形双挂的方式到所属汇聚区的成对汇聚MER 设备上。

MAR 的组网方式与IP_RAN 接入层的组网方式基本一致，都是设备环形组网，双挂至汇聚设备；不同之处在于IP_RAN 的接入设备除了安装在综合业务接入点及BBU 集中点外，还安装在了基站机房。MAR 组环时开通最快、成本最低的方式即依托现有IP_RAN 接入环的光缆资源，把已部署IP_RAN 接入设备的基站节点作为跳纤点，组网拓扑图如图1 所示。

图1 IP_RAN 组网拓扑图与智能城域网组网拓扑图

2.2 MAR 建网痛点

MAR 设备的组网对各接入环路上的光纤冗余量提出了新要求，部分传输节点间的光缆资源已经匮乏，无法满足MAR 组网的需求。往期建设中组网纤芯不足时通常采用重新布放光缆的方式，但该方式主要存在建设周期长、施工难度大、建设成本高、维护成本高的问题[1]。

以某本地网为例，在智能城域网建设的元年（2022年），共新增了194 端MAR 的设备，组建30 个环路，经核实有56 段落纤芯资源不足，若采用重新布放光缆的方式，需新建292.7 皮长公里光缆方可满足MAR 组网的需求。

2.3 BIDI 光模块的技术及应用

一种简单、实用、快速的方法是使用BIDI 光模块（单纤双向光模块），把需要两芯光纤传输的数据集中在一芯光纤中传输，使传输容量在以前的基础上增加一倍。这种方式可利用现有光缆，提高纤芯利用率，避免光缆重复铺设，有效节约建设成本。

2.3.1 BIDI 光模块技术介绍

BIDI 光模块，即单纤双向光模块（Bi-directional）。一般光模块均具有TX 发射端口与RX 接收端口，而BIDI 光模块只有1 个端口，通过光模块中的滤波器进行，同时完成1 310 nm 光信号的发射和1 550 nm 光信号的接收，或者相反。因此，BIDI 光模块必须成对使用，BIDI 光模块最大的优势是节省光纤资源，将两根传输光纤合二为一[1]。BIDI 光模块应用在IP_RAN 传输系统、智能城域网系统、BBU-RRU 对接链路中可以替代现网普通光模块，实现单纤收发（华为、中兴、烽火均支持）。

BIDI 光模块实现单纤双向传输的原理[2]：

（1）考虑使用1 310 nm/1 550 nm，1 310 nm/1 490 nm或1 490 nm/1 570 nm 波长信号在一根光纤上实现双向传输，提高光纤利用率；

（2）成对使用，如本端使用TX1 310 nm/RX1 550 nm（即使用1 310 nm 波长发送信息，使用1 550 nm 波长接收信息），则对端应使用TX1 550 nm/RX1 310 nm（即使用1 550 nm 波长发送信息，使用1 310 nm 波长接收信息）。

2.3.2 BIDI 单纤双向光模块应用实践

以某本地网环路为例，因5G 业务接入需要，需对此环路进行智能城域网络建设，先对其现网情况进行分析，接入环现状如图2 所示。

图2 某本地网接入环现状

该IP_RAN 接入环现有接入网元9 个，其中3 个网元机房的属性为基站机房，其余6 个位综合业务节点机房；且“蓼南-蓼南南乡新池村-胜利-蓼花”的3 段光缆已无剩余纤芯。

根据建设要求，本次对此环路进行MAR 接入环改造，现有环路上3 个基站机房节点无需安装MAR 设备，其它节点需安装，即3 个基站机房节点在MAR 组网时已变为了跳纤点。环路改造拓扑图如图3 所示。

图3 改造后MAR 接入环情况

此MAR 接入环架构搭建完成后，通过分析，“蓼南至蓼南乡新池村”及“蓼南乡新池村至蓼花”两段光缆无剩余纤芯资源，无法满足本次MAR 组网的需求，且“蓼南乡新池村至蓼花”无直达纤芯资源，需通过“胜利基站机房”进行跳纤。

通过引入BIDI 光模块，把涉及蓼南、蓼南乡新池村、胜利、蓼花机房内的4 端IP_RAN 设备对应光模块更换为BIDI 光模块，更换完成后可将原先占用的2 芯光纤资源，腾退出1 芯光纤资源，用于满足MAR 组网，共需要更换5 对光模块。

2.3.3 BIDI 单纤双向光模块的应用效果

（1）组网割接便捷

如上例所示，MAR 组网方案与原有IP_RAN 接入层组网方案大致相同，原用2 芯承载IP_RAN 组网，完全可利用这2 芯资源，由1 芯承载原IP_RAN 组网，另1 芯承载MAR 的组网。实施操作简单，只需要通过插拔光模块、同步完成调测即可。

（2）无需新建光缆，建设周期短

如需要重新敷设光缆，不仅建设周期长，而且协调难度大，无法保证按时、按质、按量完成建设。采用BIDI光模块由于无需新建光缆，无需跳纤，实施时在MAR 设备安装调测环节同步把IP_RAN 的光模块进行更换即可，不存在光路不通的问题，比利旧冗余纤芯进行组网更简单。

（3）网络质量无影响

BIDI 光模块结构紧凑，光收发器件由BOSA 组成，现有技术已支持速率有155 M、1.25 G、10 G、25 G、40 G、100 G 等，足以满足接入环速率要求。其使用的波长色散代价基本可忽略，传输指标方面与双纤双向光模块并无其它区别。并且通过实际验证，在本地网使用BIDI 光模块后，均未发生故障。

（4）建设成本低

以该本地网MAR 接入环组网为例，采用重新布放光缆的方案共需新建光缆13 公里，新建一公里24 芯光缆需投资6 000 元，共需投资7.8 万元。

若采用BIDI 光模块的方案，IP_RAN 改造需要3 对BIDI 光模块，MAR 设备组网需要2 对BIDI 光模块，一对BIDI 光模块为130 元，共需投资650 元，同时考虑光模块施工费123 元【根据《信息通信建设工程预算定额》不打折计算得出，实际支付中还需按招标折扣进行打折】，综上所需投资不超773 元。

因此，采用BIDI 光模块的方案比重新布放光缆的方案一次性节约投资不少于7.723 万元。

另外，MAR 接入环所组环路上节点各中继段光缆，为接入主干光缆，其主要承载功能大部分为系统组环需要，因此中继段光缆建设后，纤芯资源大部分空置。综合评估：采用BIDI 光模块的方案一般比重新布放光缆的方案成本低（特殊场景需单独分析，如：此站点周边业务很多，需要利用更多的光纤资源）。

3 分析总结

综上所述，在MAR 设备组网时采用BIDI 光模块具有三方面的优势。

①操作简单：只需要在MAR 设备安装调测时同步把IP_RAN 的光模块进行更换即可，不需要对现网做其它调整，操作简单快捷。

② 建设周期短：采用BIDI 光模块时端到端利旧现有承载业务的纤芯，无需新建光缆，不存在光路不通的问题，极大的缩减了建设周期。

③建设成本低：一对BIDI 光模块为130 元，仅为敷设20 m 光缆的价格。

BIDI 光模块不仅可以解决新建网络时纤芯资源不足的问题，也可以用在线路维护方面。在光缆线路发生意外中断时，采用BIDI 光模块对现有路由进行调配，先恢复链路工作，然后进行抢修，这大大提高了网络的灵活性及安全性。如果原有传输系统采用BIDI 光模块，维护与抢修的时间也会大大缩短，因为与传统的双纤双向传输系统相比，需要维护及抢修的光纤数量减少了一半。

在现有管道、纤芯等基础网络资源有限而需求量不断激增的情况下，BIDI 光模块是一种能有效解决网络资源短缺问题的方法。从目前的应用效果来看，BIDI 光模块完全满足IP_RAN、MAR 等传输设备组网的需求，解决设备组网过程中光缆纤芯资源不足的问题，实现业务简单快速的开通，同时还节省了网络建设和维护成本，对运营商而言具有重要意义。

当然，BIDI 光模块属于小型批量产品，在备货、储存、维护保养等方面也需额外注意。定期清洁以确保信号传输无误、在使用和存放光模块时需注意避免受到物理损害和过高过低温度、长时间不使用的光模块应安装防尘塞存放并做好标签。