无源波分在5G前传接入中的应用研究

户文涛?魏涛?李志勇?宋永丰

摘要：随着科学技术的不断发展，以及无线网络的迭代与升级，对光缆纤芯资源的需求逐渐提升。强化对无源波分技术的应用，可以将5G前传不同场景中，建设成本高、开通时间长等问题高效解决。因此在具体研究过程中，应该结合5G光缆网络现状，深入研究与应用无源波分，以便5G建设水平和效率能整体提高。

关键词：无源波分；5G前传接入；应用

一、引言

目前，现有的光缆资源不能满足5G基站前传对纤芯的需求，采取何种方式让5G服务能力快速形成，最大程度将建设和运营成本降低，已经成为各运营商亟待解决的重要问题。因此在5G前传接入中，应该对无源波分深入研究，合理制定应用对策，确保问题在解决的同时，快速开站的目标能顺利达成。

二、无源波分的技术特点和应用场景

无源波分是以WDM技术为基础发展起来的，在复用器的支持下，将各个不同波长的光信号形成一束，以便能在单根光纤中快速传输。同时在链路的接收端，采取解复用器的办法，分解光纤中的混合信号，让其以不同波长信号存在，最后与相应接收设备连接。无源波分系统是由两部分组成，其中之一是复用/解复用器，另一部分是彩光模块。其中彩光模块的优点较多，诸如速率丰富等，具体有2.5Gb/s、6Gb/s、10Gb/s、25Gb/s速率等。通过对无源波分的分析，信道间隔的长度为20NM，波长范围在1271NM～1611NM之间，对激光器等要求较小，可以实现扩容成本整体降低的目的。该技术在接入层、汇聚层的应用广泛，诸如无线前传等场景，可以为光缆建设提供辅助支持，让光缆建设的压力得到减轻。在对无源波分技术应用过程中，展现出来的优点较多，如图1所示为该技术支持下的前传方案，可以对传统光纤直驱方式存在的缺陷优化与完善。

该技术在使用过程中，即便是单根光纤，也不需要增加其容量，也不必对光纤重新铺设，可以让光纤和管网资源得到节省。同时此类技术的使用，还可以为相关业务的开通提供支持，尤其是在纤芯资源紧张的地区。但该技术在使用过程中，暴露出的缺点也十分明显，诸如利用复用器会让链路的插损增加，故障出现概率增大，会有多个故障点及风险点存在，导致相关人员在对故障判断时难度增加，不利于运营维护工作的高效开展[1]。

三、5G光缆网络现状及前传解决方案

（一）5G光纜网络现状

5G承载网是由三个部分组成，分别是前传、中传以及回传。前传是指对AAU到DU之间的数据传递。在本文研究中，主要对5G前传接入进行深入研究。5G应用的方式为C-RAN，BBU集中部署在综合业务接入机房内，可以同时布置智能城域网设备，让整个机房的资源得到高效利用，确保网络能更为安全。现阶段，5G光缆网络建设期间，主要是共建一张光缆网，实现光缆与设备节点协同，达到传输稳定性与安全性的目的。但是因为5G站点的密度大于4G，所有前传信息需求量大，需要不断扩大基站接入光缆的规模。在此过程中，需要占用大量光缆纤芯资源，也会被管孔紧张等因素干扰，致使建设进度无法保障。4G/5G网络组网拓扑如图2所示。

（二）5G前传快速建设难题解决对策

通过对5G光缆网络现状的研究可以看出，5G前传纤芯需求是当前建设的重点以及难点。因此在具体建设过程中，需要将现有的纤芯资源情况作为依据，有针对性地制定优化对策，保证建设进度在提高的同时，建设投资效益也能达到最佳。

如果当前接入光缆剩余纤芯数量≥6芯，5G设备在使用过程中，可以对双芯双向灰光模块合理应用，直接选择使用光纤直驱的方式开通。这种方式的使用，可以快速开通基站，但弊端很明显，需要对现网纤芯资源大量占用，所以此方式只在纤芯资源较为丰富的区域中应用较为合适 [2]。

如果现有接入光缆剩余纤芯数量≥3芯，但不超过6芯，5G设备可以选择BIDI+光纤直驱方式承载，应用的开通方法与上述方案相同。此种方案的运用，同样能利用旧现网纤芯资源快速开通基站，但缺点是还需要占用较多的纤芯资源，所以若纤芯资源不够丰富，此种方式不能获得良好效果。

如果现有接入光缆剩余纤芯数量小于3芯，采取光纤直驱的方式需要重新布放光缆，必然会加大工程建设难度。但在无源波分技术的支持下，只需要占用1芯就可以开通基站，减少对现网纤芯资源大量占用的同时，快速开通基站。具体方案如图4所示。

四、无源波分在5G前传接入中的部署策略

3.5G NR 100MHz载波带宽时，5G BBU与单AAU之间的前传接口需求1×25GE eCPRI接口，不支持级联。可选择1套6波25G无源波分系统。

3.5G NR 200MHz带宽时，5G BBU与单AAU之间的前传接口需求为2×25GE eCPRI 接口，不支持级联，可采用2套6波长叠加系统的方案，为提高线路可靠性，同一个AAU的两个接口承载在不同的CWDM系统上，可接入不同方向的接入主干光缆纤芯提升安全性。

2.1G NR 2×50MHz带宽时前传接口需求为1×10GE CPRI接口， 采用1套6波10G无源波分系统。

3.5G NR 200MHz叠加2.1G NR 2×50MHz时，采用一套12波25G+10G CWDM系统和一套6波25G CWDM系统承载前传，可接入不同方向的接入主干光缆纤芯，其中12波25G+10G CWDM系统承载3.5G NR 200MHz基站每个小区AAU出的第一个接口和2.1G NR基站，6波25G CWDM承载3.5G NR 200MHz基站每个小区AAU出的第二个接口。

五、无源波分在5G前传接入中的应用

（一）城区基站接入段光缆纤芯不足场景中的应用

城区某美化灯管塔为现网3G/4G站址，现有12芯光缆1条，有2芯空余，距离最近的主干光交0.8公里，3G/4G/5U BBU设备集中部署在上游综合业务接入点机房，本期拟开通5G。

前传承载方案一：采用光纤直驱（新建光缆）方式开通，新建24芯管道光缆0.8公里，工程造价约0.6万元（0.8公里×0.75万元/皮长公里），建设周期1天。

前传承载方案二：采用无源波分（利旧光缆）方式开通，利旧现网纤芯1芯，新增1套6波25G无源波分设备，工程造价约0.2万元，建设周期0.5天。

（二）城区基站主干段光缆纤芯不足场景中的应用

城区某主干光交收敛附近4个现网基站，4个现网基站至该光交的接入段光缆空余纤芯都大于3芯，3G/4G/5U BBU设备集中部署在上游综合业务接入点机房。本期拟开通5G。该光交空余主干纤芯6芯，距离上联综合业务接入点机房2公里。

前传承载方案一：采用光纤直驱（新建光缆）方式开通，新建72芯管道光缆2公里，工程造价约2.4万元（2公里*1.2万元/皮长公里），建设周期2天。

前传承载方案二：采用无源波分（利旧光缆）方式开通，利旧现网纤芯4芯，新增4套6波25G无源波分设备，工程造价约0.8万元（4站*1套/站*0.2万元/套），建设周期0.5天。

通过对比可以看出，无论是基站接入段光缆纤芯不足，还是主干段光缆纤芯不足，无源波分在5G前傳接入中的使用，可以大大降低建设成本，建设成本降低约66%。同时也可以让工程建设的时间缩短。由此可见，充分利用、挖潜现网纤芯资源，采取无源波分方式承载5G前传，能够实现5G快速开通，且能满足经济性、安全性要求，使5G网络建设TCO达到最优。

六、结束语

综合而言，无源波分建设成本低，部署速度快，是光缆网建设过程中的重要补充技术，能够让光缆建设期间产生的压力得到缓解。但是该技术在使用过程中，存在整个链路的插损增加、对光路衰耗要求较高，使用中对纤芯质量要求高导致运维难度增加等弊端，所以无法对光缆建设完全替代。通过对建设成本及后期运维等方面的综合考量，无源波分技术可以在纤芯资源匮乏的区域，或者新建光缆施工难度大的场景下使用，使5G基站开通速度整体加快，单站建设成本降低，单站TCO达到最优，促进投资效益的提升，为5G的推广以及应用奠定坚实基础。

参  考  文  献

[1]宋玉飞.无源波分在5G前传中的应用研究[J].广东通信技术，2022，42（01）：34-36.

[2]郭文珏，蔡一鸿，骆益民，等.无源波分在5G前传接入中的应用研究[J].邮电设计技术，2021（01）：67-71.

[3]佘强.无源波分技术在5G前传中的应用[J].通信电源技术，2020，37（12）：73-75.

户文涛（1987.06-），男，汉族，河南安阳，本科，中级通信工程师，研究方向：传输网络规划与设计；

魏涛（1977.08-），男，汉族，河南内黄，本科，中级通信工程师，研究方向：无线网络规划和设计；

李志勇（1982.03-），男，汉族，河南新乡，本科，中级通信工程师，研究方向：传输网络规划和设计；

宋永丰（1975.08-），男，汉族，河南安阳，本科，中级通信工程师，研究方向：传输网络建设维护。