无源波分在5G 前传中的应用研究

［宋玉飞］

1 引言

目前新建4G、5G 基站采用C-RAN 的方式接入，将BBU 池化集中布署，实现减少基站机房数量，减少能耗，以达到低成本，高带宽和灵活度的运营。但C-RAN 建设同时导致了前传网络的传输资源消耗过高，而带来大量铺设光缆成本过高，建网周期较长的问题。针对各类应用场景，结合无源波分设备及单纤双向光模块的使用，在各运营商降本增效的指引下，探讨最优的建设方案。

2 单纤双向光模块原理简介

通过滤波器将其中收发信号中的一条进行滤波处理，形成单纤信号传送，将纤芯高效复用，如图1 所示。

图1 单纤双向光模块应用示意图

在通信网中，单纤双向光模块可解决以下应用场景的困难：

光缆资源不足，以及新建光缆造价高；

光缆资源不足、光缆无法新建，以及采用无源波分造价高；

光缆建设难度比较高，特别是二次进线施工，设备层面可考虑使用。

3 无源波分的应用简介

3.1 基本用法

无源波分采用WDM 技术，将BBU/DU 至不同RRU/AAU 的电路采用不同的波长合路到一根光纤中传输。例如，一个4G 宏站某个频段的S111 站共3 个RRU，BBU至RRU 的收发端口数共6 个，在BBU 侧和RRU 侧各采用1 个6 路的OTM（光终端复用器）就可以将BBU 和RRU 间的收发信号合路到一根光纤中传输，如图2 所示。

图2 无源波分前传方案示意图

3.2 常用设备及其估算法

目前常用的无源波分设备主要有3 种：6 波25G、6波10G、12 波25G/10G，如表1、图3、图4 和图5 所示。

表1 常用设备类型

图3 6 波25G 无源波分示意图

图4 6 波10G 无源波分示意图

图5 12 波25G/10G 无源波分示意图

新建无源波分、光缆的最优方案计算方法参考如下：

（1）最优无源波分方案=新建无源波分投资+光缆利旧折算投资+其它

（2）最优光缆方案=新建光缆投资+光模块投资+光缆利旧折算投资+其它

3.3 应用场景（5G 站址开通以200 M 建设模式为例）

3.3.1 场景一：4G 基站采用C-RAN 的方式接入，新建5G 基站同样采用C-RAN 的方式建设

（1）若光缆空闲纤芯=0（业务不可腾退）：新建光缆

（2）若光缆空闲纤芯=0（腾退4G 拉远业务6 芯）：

①采用1 套6 波10G 无源波分腾退5 芯，开通5G 采用2 套6 波25G 无源波分，则剩余3 芯

②采用1 套6 波10G 无源波分腾退5 芯，开通5G 采用1 套6 波25G 无源波分和3 个单纤双向光模块，则剩余1 芯

③采用1 套6 波10G 无源波分腾退5 芯，开通5G 采用1 套12 波25G 无源波分，则剩余4 芯

④对于两种4G 制式，采用2 套6 波10G 无源波分腾退10 芯，开通5G 采用6 个单纤双向光模块，则剩余4 芯

（3）若0＜光缆空闲纤芯＜6（业务无需腾退）

①3 芯＜光缆空闲纤芯＜6 芯：开通5G 优先采用1套6 波25G 无源波分和3 个单纤双向光模块；次之采用2套6 波25G 无源波分

②2 芯≤光缆空闲纤芯≤3 芯：开通5G 优先采用2套6 波25G 无源波分；次之采用1 套12 波25G 无源波

③0＜光缆空闲纤芯≤1：开通5G 采用1 套12 波25G无源波分

（4）若6 芯≤光缆空闲纤芯＜12 芯（业务无需腾退）：开通5G 优先采用6 个单纤双向光模块

（5）若光缆空闲纤芯≥ 12 芯（业务无需腾退）：利旧纤芯开通，无线前传光模块采用常规的双纤双向模式

3.3.2 场景二：4G 基站采用D-RAN 的方式接入，新建5G 基站采用C-RAN 的方式建设，同时将4G 基站的接入方式改为C-RAN

（1）若光缆空闲纤芯=0（业务不可腾退）：新建光缆

（2）若空闲纤芯=0（腾退4G 本站业务2 芯）：

①优 先 采 用1 套6 波25G 无 源 波 分，1 套12 波25G/10G 混合无源波分

② 次之采用1 套6 波10G 无源波分，1 套12 波25G无源波分

（3）若1 芯≥ 光缆空闲纤芯≥ 15 芯（腾退4G 本站业务2 芯）

①12 芯＜光缆空闲纤芯≥ 15 芯：优先4G 采用3 个单纤双向光模块，5G 采用常规双纤双向模式

②9 芯＜光缆空闲纤芯≥ 12 芯：优先5G 采用6 个单纤双向光模块，4G 采用常规双纤双向光模块

③6 芯＜光缆空闲纤芯≥ 9 芯：优先采用9 个单纤双向光模块（4G/5G 前传光模块均采用单纤双向模式）

④4 芯＜光缆空闲纤芯≥ 6 芯：优先采用1 套6 波10G 无源波分，和6 个单纤双向光模块；次之采用1 套6波25G 无源波分，和6 个单纤双向光模块

⑤3 芯≥ 光缆空闲纤芯≥ 4 芯：优先采用1 套12 波25G/10G 混合无源波分和3 个单纤双向光模块；次之采用1 套6 波10G 无源波分，1 套6 波25G 无源波分和3 个单纤双向光模块

⑥2 芯≥ 光缆空闲纤芯＜3 芯：优先采用1 套12 波25G/10G 混合无源波分和3 个单纤双向光模块

⑦1 芯≥ 光缆空闲纤芯＜2 芯：优先采用1 套6 波25G 无源波分，1 套12 波25G/10G 混合无源波分；次之采用1 套6 波10G 无源波分，2 套6 波25G 无源波分或1套6 波10G 无源波分、1 套12 波25G 无源波分

（4）若光缆空闲纤芯＞15 芯（业务无需腾退）：利旧纤芯开通，无线前传光模块采用常规的双纤双向模式

3.3.3 场景三：4G 基站采用D-RAN 的方式接入，新建5G 基站采用C-RAN 的方式建设，同时保持4G 基站的接入方式不变

（1）若光缆空闲纤芯=0（业务不可腾退）：新建光缆

（2）若0＜光缆空闲纤芯≤1 芯（业务不可腾退）：开通5G 采用1 套12 波25G 无源波分

（3）若1 芯＜光缆空闲纤芯＜4 芯（业务不可腾退）：开通5G 优先采用2 套6 波25G 无源波分

（4）若4 芯≥ 光缆空闲纤芯＜6 芯（业务不可腾退）：开通5G 优先采用1 套6 波25G 无源波分和3 个单纤双向光模块

（5）若6 芯≥ 光缆空闲纤芯＜12 芯（业务不可腾退）：开通5G 优先采用6 个单纤双向光模块

（6）若光缆空闲纤芯≥ 12 芯（业务不可腾退）：利旧纤芯开通，无线前传光模块采用常规的双纤双向模式

4 结束语

无源波分技术已大规模应用于无线网中，以解决BBU 与RRU 之间的光缆资源不足问题，不同场景下解决接入需求的前传方式，需要从成本方面来分析优劣势。随着10 Gbit/s 的无源光网络技术和无源光网络中的波分复用技术的发展，光模块和芯片技术的突破，有待于进一步研究。