无源波分技术在5G前传中的应用

佘 强

（湖南省邮电规划设计院有限公司，湖南 长沙 410000）

0 引 言

为实现国家5G领先战略，主导技术发展，驱动产业链发展，取得5G领域的领先优势，各运营商加快5G建设。而在现有的网络基础上如何快速形成5G服务能力，同时降低建设及运营成本，成为各运营商面临的重点及难点。其中，在传输接入侧引入无源波分技术应用于5G前传，能有效解决现有管道及光纤资源不足的瓶颈，达到快速开站的目的，为5G快速建设提供更丰富的解决方案。

1 无源波分技术概述

1.1 技术特点及应用场景

无源波分采用WDM技术，利用复用器将各个不同波长的光信号合成一束在单根光纤进行传输，在链路的接收端，通过解复用器将光纤中的混合信号分解为不同波长的信号连接到相应的接收设备。

无源波分系统包括复用/解复用器和彩光模块2个部分。复用器与解复用器之间为无源传输，主要规格种类有1:6（3路双向业务）、1:12（6路双向业务）、1:18（9路双向业务）。复用/解复用器体积小，无需供电，与插片式分光器安装要求相同，可放置在综合机柜、光交内，也可放置在楼道分纤箱或挂墙等恶劣环境中，安装较为灵活。彩光模块速率丰富，可提供155 Mb/s、1.25 Gb/s、2.5 Gb/s、6 Gb/s、10 Gb/s和 25 Gb/s速率。

无源波分信道间隔20 nm，工作波长范围为1 271～1 611 nm，对激光器、复用/解复用器的要求大大降低，极大地减少了扩容成本。其主要应用于汇聚层和接入层，如无线前传、OLT上传、A设备回传以及专线接入等场景，可以作为光缆网建设的补充手段，缓解光缆建设压力。

相比传统光纤直驱方式，无源波分的优点为无需重新铺设光纤，单根光纤容量增加，能有效节省光纤及管网资源，对纤芯资源紧张区域可快速开通业务；缺点为使用复用器增加整个链路的插损，增加了故障风险点，加大了故障判断难度，增加了运维难度。

1.2 5G光缆网络现状

5G承载网包含前传、中传和回传3部分。前传指传递AAU至DU之间的数据，中传指传递DU至CU之间的数据，回传指传递CU至核心网之间的数据。当前DU、CU合设在一起，统称5G BBU。5G承载网指前传与回传两部分。

5G采用C-RAN方式，BBU集中部署综合业务机房内，单BBU具备15～18个百兆小区接入能力，提升了BBU的利用率；在综合业务机房内同时部署STN A设备，BBU与STN A设备通过尾纤连通，再回传至B设备；加大机房资源的统筹使用，提高了网络安全性，降低了维护难度。

当前共建一张光缆网，统一承载有线、无线业务，设备节点与光缆协同，同时将光节点向用户延伸，提高用户响应速度，降低总体建设成本。光缆以综合业务机房为界面，以上属于中继光缆，当前中继光缆纤芯资源相对充足，汇聚层、核心层传输采用中继光缆+波分方式，确保了多路由连接，传输质量安全、稳定。综合业务机房以下为接入光缆，分为主干光缆及基站接入光缆，现采用光纤直驱方式连通，因5G站点密度远大于4G，BBU至AAU间前传纤芯需求量大，现有接入光缆空余纤芯资源难以满足5G前传纤芯需求，需要规模扩容基站接入光缆，需占用大量主干光缆纤芯资源，将加大运营商的建设成本，同时受限于管孔紧张、主干光交容量等问题，难以保证建设进度。网络现状如图1所示。

图1 5G光缆网络现状

1.3 如何解决5G前传快速建设难题

分析5G光缆网络现状发现，当前建设难点主要是5G前传纤芯需求。5G建设应结合现有纤芯资源情况，制定最优方案，确保建设进度及投资效益。

（1）现有接入光缆纤芯资源大于等于6芯时，5G设备采用双芯双向灰光模块，需占用6芯，可直接采用光纤直驱方式开通。当期建设成本低、时间短，但占用现有光缆资源多，适合纤芯资源丰富区域。

（2）现有接入光缆纤芯资源大于等于3芯、小于6芯时，5G设备采用单芯双向灰光模块，需占用3芯，可直接采用光纤直驱方式开通。当期建设成本低、时间短，占用现有光缆资源较多，适合纤芯资源较丰富区域。

（3）现有接入光缆纤芯资源小于3芯时，如采用光纤直驱方式，需新放光缆，将增加投资且加长工期，特别是高阻工小区、城区管孔资源紧张的区域，新设光缆的难度将成倍增加。如果采用无源波分开通5G站点，仅需占用1芯；如果现有接入光缆已无剩余纤芯，可采用12波道无源波分，将现有4G割接至后6波道，前6波道用于承载5G，腾出纤芯快速开站。方案示例如图2所示。

2 无源波分在5G前传中的应用实例

2.1 无源波分在基站接入光缆纤芯不足场景中的应用

某省会城市某小区规划新增2个5G站点覆盖小区及周边区域，其中A基站位该小区内楼面站点，B基站为路边单管塔站点，均与现网4G站点共站。2个站点通过同一主干光节点上行至综合业务机房，BBU置于机房内。主干光缆为96芯，空余15芯；A基站接入光缆12芯，空余2芯；B基站接入光缆12芯，空余4芯。A基站到主干光节点800 m，B基站到主干光节点600 m，主干光节点至D机房约1 km，充分考虑后期业务需求，新建24芯基站接入光缆，主干光缆只考虑本期占用纤芯的成本。根据现场实际情况，每个基站制定了3个方案，如表1所示。

图2 某品牌12波无源波分方案

表1 5G站点建设方案对比

充分考虑建设工期、难度、经济性，A基站采用单芯双向灰光模板+光纤直驱（利旧光缆）开通，B基站通过无源波分开通。

2.2 无源波分在主干纤芯不足场景中的应用

某省会城市某工业园区规划新增5个5G站点覆盖该工业园区，基站引入光缆均有余纤可满足本期需求，主干光缆24芯剩余12芯，制定2个建设方案，具体如下。

方案一：采用双芯双向灰光模块+光纤直驱建设时，需新增主干光缆，结合园区后期的业务需求，本期考虑布放60芯主干光缆，投资约2.00万元，总投资约3.05万元，单站投资0.61万元，5个站点工期约6 d。

方案二：采用无源波分建设时，单站造价0.49万元，5个站点工期约2 d。

采用无源波分比传统光纤直驱方式单站可节省0.12万元，节省工期4 d，本工程采用无源波分开通。

2.3 场景应用分析

5G建设中应根据现场实际情况，灵活选用建设方式，在现有接入光缆资源丰富的情况下，优先采用传统光纤直驱实现5G前传；在接入光缆纤芯不足的情况下，优先采用无源波分实现5G前传，最终实现经济性、敏捷性建设，打造一张高质量的5G网络。

3 结 论

无源波分因成本低、部署速度快，可以作为光缆网建设的补充手段，缓解光缆建设压力。但无源波分增加了整个链路的插损，同时增加了运维难度，因此无源波分不能完全替代光缆建设。综合考虑建设成本、维护及现有光缆资源情况，无源波分技术应用在高阻工区域、管孔资源、光缆资源等基础设施紧张区域的5G前传中，能加快5G建设，降低综合造价，提升投资效益，对推动5G应用、取得5G领域的领先优势具有重要意义。