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[城域网技术] (转载)5G前传方案大杂烩 [复制链接]

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亚星游戏官网-yaxin222  下士

注册:2019-6-1810
发表于 2019-11-10 10:40:13 |显示全部楼层
本帖最后由 Waxberrylee 于 2019-11-10 10:43 编辑

前传方案在4G建设时期也是讨论的较多,当时也有基于光纤直联(灰光方案)和波分复用技术的方案,同时也面临是3G/4G混传、4G独立建设等前传问题。同样,在5G前传方案中,当前讨论比较多也有光纤直联(灰光方案),只不过波分复用方案变种较多,从原来的CWDM粗波方案,到LWDM和MWDM,给人的感觉就是眼花缭乱,而且同样面临4G改造5G混传的问题。今天大家就来聊一聊吧。

(一)采用光纤直联灰光方案

首先强调一点光纤直联并不是说不要用光模块,而是采用灰光模块。在光纤资源丰富的区域,这个方案在前期开通是较为方便的,不需要增加任何传输设备,BBU与天线RRU之间通过1310nm的灰光模块对接(关于灰光与彩光,可以去看前期写的文章“认识光”)。

如果此时采用的是大家双纤双向系统,按照一个基站3个方向共3个AAU来算,一收一发,共需要3个光模块,6根光纤。考虑一个BBU池带6个基站的情形,如下图所。对一个接入环来说,从AAU侧到CO机房之间是端到端的需要6芯,那至少就需要36芯的光纤。



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因此双纤双向方案对光纤资源的消耗,是一件恐怖的事情,特别是光纤资源靠租的运营商,将导致极大的前期投资。另外从时间同步要求来看,相比4G需要1588时间同步,对5G来说,单纤双向是其前传关键能力的关键要求。

因此呢,大家就从收发的光模块着手,把双纤双向改为单纤双向的光模块BiDi,也就是光模块数量没有变,仍然是BBU的1个端口和1个AAU各1块光模块,只不过是收发波长都在同一芯光纤中传输。在5G 25G的单纤双向光模块,采用1270nm/1330nm波长,这个波长与10G的单纤双向光模块的波长一样。在这里要注意,如果BBU端用的是1270nm/1330nm波长,那么在AAU端就必须用1330nm/1270nm波长的光模块。采用BiDi单纤双向,就可以节约一半的光缆资源。


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以上光纤直联方案优势就是无需额外的传输设备,前期投资低。缺点是光纤资源消耗仍然很大,同时无有效的保护链路和运维管理能力,中间哪里出了点问题,只得靠无线侧或者人工来找了。

既然光纤直联方案对光纤资源太浪费,那大家就用波分复用方案吧。波分复用分为CWDM(粗波分)和DWDM(密集波分)两种。DWDM的成本相对较高,同时在前传5-10km的传输需求下,用DWDM有点大材小用的感觉。下面大家来看一看CWDM方案是怎么回事。

(二)采用CWDM无源方案

5G前传CWDM方案其实是一个彩光无源方案。方案的特点就是在靠近AAU基站侧和DU机房侧配置一组无源合分波器。当采用双纤双向时,三个AAU业务各通过一对光纤,被基站侧的分合波汇聚到一对光纤中。这就较大程度上节省了配线与主干光缆的光纤资源。如下图。


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从上图可以看出,AAU到对接基站侧的合分波器件采用的双纤双向,也就是收发采用的是相同波长,收发必须各占用一根光纤,当然也只需要3个波长。在目前的5G前传建设中,就像前面强调的,单纤双向是5G前传的关键性技术要求,同时也为了更节约配线与主干光缆资源,普遍采用25G单纤双向BiDi光模块方案。配置的光模块收发波长不一样,每个AAU便可以只需要一根光纤,然后再通过分合波器件汇聚到一根光纤中。这相比上面的双纤双向方案又节省了一半光缆。在这里,单纤双向时,就需要6个波长,也就是当前讨论比较多的6波CWDM方案。


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这里的6波的波长怎么选?综合成本和性能考虑,目前比较成熟的25G光模块中,常用的是1271、1291、1311、1331、1351、1371这6个波长。


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这6个波长在频谱中的位置,其中前5波是属于O波段,第6波属于E波段。为什么会采用CWDM这6个波长?

主要原因还是因为CWDM的20nm波长间隔带来很大的温度适应性。目前常用的激光器是一个温度敏感性器件,在项目投标中都会对业务单板的工作温度有要求。以G.652D光纤为传输介质为例,市场上常用25G光模块,它的工作温度范围从-40到+85摄氏度。这个跨度足足有125度,而光模块DFB激光器的波长对温度的漂移大概是0.1nm/℃。也就是说125度会造成12.5nm的波长偏移。所在当采用20nm的CWDM波长时,是有足够的隔离度的。而反映在光模块中,也就不需要专门的TEC温度控制器,在成本上也有优势。

从色散控制角度来看,1271-1311nm的色散代价约为1dB,1331nm的色散代价约为3dB,根据激光器发光功率估算,通过PIN接收器(最大约-14dBm接收灵敏度)也是可以满足需求的。但是,对于1351-1571nm,色散代价达到4.5dB,PIN管就显得力不从心了,因此就必须用性能更好的APD管来补偿色散代价,好的性能意味着更高的成本。


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以上是基于完全新建5G的情况,3对波长就能满足需求。但实际上,当前4G网络仍然并且长期是主力。就无法避免的与4G基站共站的问题。大家同样按照一个基站3个4G的RRU天线考虑,加上5G的3个AAU,一共就需要6对光模块。


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对于BiDi单纤双向,还需要另外6个波来实现前传。当前主流的是增加CWDM的后6波。



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这样的结果就是,发端采用成本较高的EML激光器,并在收端采用APD管,从而进一步推高成本代价。以上就是基于CWDM的12波5G前传方案。

(二)采用LWDM 12波半有源方案

为了加快5G的部署,同时也为了节省费用,能利旧的大家就尽量复用。LWDM 12波前传彩光方案就是在这样的情形下提出来的。LWDM的全称是LAN-WDM,符合IEEE 802.3BA标准,按照800GHz对O波段的频谱进行划分,共有8个标准波长。在4*25G QSFP28 LR4光模块中,采用4路LAN-WDM波长。这4个波长分别是LWDM标准的前4波.
前4波:
1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58nm, 1309.14nm。
后4波:
1273.54nm, 1277.89nm, 1282.26nm, 1282.66nm。
但是这上面也才8波,另外4波从哪来呢?这4波是复用CWDM的4个波长:
1269.23nm,1332.41.nm,1313.73nm,1291.10nm。


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从上面的图上大家看得出,LWDM的波长间隔比CWDM(20nm)的波长间隔要窄,而且全部位于1310nm附近的低色散区域,这也就是说,在接收端,光模块可以用PIN管就能满足传输要求。同时由于波长间隔变窄了,就必须要比较大的波长偏移,为了满足-40度+85度的环境要求,TEC温控就变得不可少了。

这里与纯CWDM方案相比,成本上并没有太多优势。CWDM由于波长间隔大,不用TEC,而LWDM波长间隔小,要用TEC;CWDM后两波色散大,需要APD接收,而LWDM由于中心波长都处于较低色散带,只需要PIN接收。

(三)采用MWDM 12波半有源方案

MWDM是中移动提出来的,也是为了满足当前急迫的5G部署需求,复用了部分CWDM部分波长。其方案主要包括AAU彩光模块、AAU侧无源波分复用器、DU侧的有源WDM设备。既包含了有源的彩光模块和有源的WDM设备,又包含了AAU侧的无源的波分复用器。也就是说,MWDM也是一个半有源的WDM方案。


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那么MWDM又如何实现12个波长呢?

在复用25G CWDM 前6波的基础上,通过增加TEC温度控制,左右偏移3.5nm波长形成12个波长,具体如下:

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其中前8个波长搭配DML+PIN+TEC,后4个波长搭配DML+APD+TEC。从这里大家可以看出,发端采用DML,但在收端的APD和TEC,一个都不能少。所以,从成本上来说,MWDM比前面两种方案,没有优势。

但撇开成本来说,由于局端是有源设备,可以提供告警性能检测,什么光纤故障定位也可以实现,支撑模块级监控,也就是说远端模块故障可监控。另外,因为是有源,可以通过检测光功率等变化,来提供光线路1+1保护。


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总结

最后,对以上5G前传采用波分复用的方案用一张表来总结:


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转载于“通信百科” 公众号,版本归原编辑所有。


发布于 10:3

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