无源波分技术及其在4G/5G前传中的应用

2018-10-22 09:37

4、彩光模块的光功率参数

当前，多数厂商用于无线前传的光模块依然采用的是WDM设备用光模块的标准，在使用中存在以下几方面的问题：

（1）光模块的光功率预算按传输距离分成10km、20km、40km和80km几种规格，但这一分类标准因未考虑ODN网络的复杂性和OTM的插损，并不适合在无线前传中采用。例如，10km和20km光模块的光功率预算（光功率预算＝平均发送光功率（最小值）－最大接受灵敏度－最大发生和色散的代价）只有10dB和12dB，显然无法满足系统的光功率预算指标要求，虽然并不妨碍系统的开通，但系统的光功率维护余量几乎没有，不利用网络日后的维护。

（2）不同厂商生产的光模块光接口参数有较大的差别，即使是满足同一光功率预算的光模块，各厂商光模块的“平均发送光功率（最小值）”、“最大接受灵敏度”指标也有超过2dB的差别，这就给光模块的互换性带来很大的麻烦。对用户来说，将不得不为每一厂商的光模块留有维护备件。

（3）光模块的使用温度范围为－20℃～＋70℃，由于RRU／AAU一般安装在室外，在极端天气下可能会影响使用。

为解决这些问题，工信部发布了《无线基站BBU与RRU互连用SFP／SFP＋光收发合一模块（YD／T3131－2016）》技术标准，在该标准中，光模块的推荐使用温度范围扩大到了－40℃～＋85℃，并且建议了彩光模块的光接口技术指标。例如，用于4G前传的彩光模块部分指标如下：

表4 用于4G前传的彩光模块光接口部分指标

根据这一标准，中距、长距光模块的光功率预算分别为13．6dB和20．1dB，按表3中的模型计算，最小传输距离分别为9．3km和21．6km，可以满足绝大多数场景的传输需求。但也应注意，当链路的实际衰耗太小时，光功率很容易过载。

5、基于DWDM技术的无源前传方案

CWDM技术最多支持18合1的模型，超过18波（当前最大使用24波）则需使用DWDM技术。

DWDM系统一般不以中心波长作为主要参数，而代之以中心频率。24波系统使用的中心频率分别为：192．1THz～193．2 THz、193．17THz～194．8 THz，波道间隔为100GHz，对应的波长范围为：1560．61nm～1551．72nm和1546．92nm～1538．98nm。

基于DWDM方案的投资较大，大约是CWDM方案的数倍；涉及的光模块类型多，可能会给维护带来不便；是否有必要采用值得商榷。

6、面向5G的挑战

仅从技术上分析，无源波分技术完全可以用于5G前传，但商用初期可能面临以下挑战：

（1）彩光模块的价格。5G前传将采用25Gbps的光模块，商用初期如果相应的彩光模块价格过高，则会影响方案的实施；例如，1个S111站共需替换12个彩光模块，若每个彩光模块3000元，则总投资超过3．6万；如果具备管道或杆路资源，新放5公里24芯光缆的造价也不超过3．6万元；无源波分的成本将高过光纤直连的成本。

（2）彩光模块的产业链成熟情况。无源波分方案中将使用到多个波长的彩光模块，具体到某一波长的彩光模块，其市场需求量尚不足灰光模块的数十分之一，在商用初期，产业链可能难以跟上。

（3）传输距离受限。当系统速率达到25G时，系统的传输距离将受光纤色散的影响较大，传输距离据估算将不超过8km。

（4）受低成本有源前传方案的挑战。低成本有源前传方案采用低速的光模块进行高速传输，在4G／5G混合承载的场景中，价格将会对无源波分方案形成挑战。

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