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浅谈业内主流5G前传波分解决方案

电子设计 2021-03-18 16:06 次阅读

5G大规模建设将对基站光缆资源、投资、维护管理方面都造成巨大的压力。5G前传作为5G承载网重要部分,方案选择将直接影响运营商的投资和建设效率等。其中波分复用方案优势显著,成为5G前传的主流方案。

本文通过详细分析5G前传业务需求变化,针对现有前传波分技术多样化的状况,从承载能力、维护能力、成本预算等角度进行分析,提出了5G前传承载方案建议。为缓解前传资源消耗、降低5G前传网络建设投资、提升前传承载效能提供支撑和参考。

目前业内主流前传波分解决方案主要包括无源CWDM、半有源Open-WDM和PAB-WDM方案。

无源CWDM

无源CWDM系统包括固定波长的CWDM彩光模块和合分波器。组网方式如图1所示,彩光模块直接安装在DU和AAU设备上替换原有灰光模块,外置基于TFF技术的CWDM合分波器,采用单纤双向方式满足时延、同步的对称性。采用ITU-TG.694.2标准规范的18个波长。主流的无源CWDM方案分为1:6/1:12,支持级联组网。

图1:无源CWDM方案

无源CWDM技术成熟,纤芯收敛能力强,对于共享站可采用叠加1:6或1:12方案,仅需1~2芯主干及配线光缆,可大幅节省纤芯需求,降低开站配套成本。

目前25G CWDM彩光模块使用直调激光器DML+PIN方案,波长间隔20nm,对于商业级温度应用场景,其具备足够的温度漂移空间,不需TEC模块,成本较低。缺点是运维不便,一方面采用固定波长,波道规划相对复杂、光模块所需备件较多,另一方面维护界面不清,缺少OAM机制。同时长波长色散产生的功率代价较高,易导致功率预算不足,影响传输距离。光模块可采用EML+APD方案进行功率补偿,但将大幅提高光模块成本。

Open-WDOpen-WDM方案为半有源方案,局端部署有源WDM/OTN设备,尾端为嵌入至无线设备的彩光模块。

Open-WDM基于MWDM技术,属波长创新方案,波长范围1260~1380nm,重用了25G CWDM的前6波,利用激光器波长随温度发生偏移的特性,采用温度调谐将前6波左右各偏移3.5nm形成12个波长,此时中心波长间距为7和13nm非等间距交替。光模块技术方案采用DML+PIN/APD方式,需要增加TEC模块。

其最大优势在于理论上可重用CWDM产业链,具有一定成本优势。尾端光模块采用光层调顶技术,具备一定的OAM能力,利用调制信息传输中心频率、告警等,支持OLP1+1保护。该技术方案标准尚未完善,且目前利用TEC完成激光器波长偏移的产业链尚不成熟,暂不具备商用条件。

图2:Open-WDM方案

PAB-WDM

基于可调谐光模块的波长自适应接入型WDM(PAB-WDM——Port-Agnostic Bi-direction alaccess WDM)方案,由头端、尾端及合分波设备构成。根据实际应用场景,PAB-WDM系统具有灵活的设备形态,包括有源、半有源、无源形态。考虑到成本及OAM问题,前传应用的主流形态将采用半有源方式,局端采用固定波长的有源设备,尾端采用可调光模块与合分波器。ITU-T已发布PAB-WDM标准,标准号为G.698.4。

图3:PAB-WDM方案

PAB-WDM基于DWDM技术,具备丰富的波长资源,最大支持40波。其特有的低成本宽范围可调激光器技术具备端口波长无关、自动适配能力,尾端设备(TEE)可自动将其光模块工作波长调节至所连OD/OM或OADM端口简化配置、提高业务开通效率。

PAB-WDM同时设计了支持基于系统规范的消息通道(HT?MC和THMC)的OAM功能,可实现对尾端无源光模块的管理。此外WDM方案基于L0传输,天然具备低时延特性。采用半有源形态安全性高,具备OLP1+1保护能力。但可调激光器成本稍高,商用进度仍有待推进。

前传波分承载方案比较

从业务需求的角度,各方案均能满足5G前传承载基本需求,但各有优劣,表1为前传承载各方案比较。在设备形态上,无源方案成本最低,部分场景甚至优于光纤直驱,但缺少保护手段及OAM机制,无法实现前传网络自动管控;半有源方案局端有源可管控,尾端通过光层调顶或消息通道机制实现管理,若采用可调光模块技术可简化运维及配置工作,但成本会稍有增加。

表1:WDM前传方案比较

基于WDM技术方案对比如表2所示,CWDM采用DML+PIN技术方案,成本最低,但长波段功率预算不足,传输距离受限,功率补偿成本提高;LAN-WDM采用O波段,色散代价低、成本适中,但目前波道资源有限,主要是日韩在用;DWDM波长资源丰富、扩展性强,0.8nm间隔可调,成本最优;MWDM利用TEC调节波长扩展了CWDM的前6波,具有产业链优势,但其后4波成本仍较高。

表2:WDM波长方案比较

应用建议

5G规模建设后,运营商前传承载需求接近百万量级,末端站任何一点的成本波动对整体投资都会产生较大影响。当前前传承载技术种类繁多,在考虑5G建设方案时,应在满足业务需求的前提下,尽量减少非必要功能并保留一定的可扩展性、可维护性,考虑TCO成本最优化。

5G共站址建设时,无源CWDM具备比较明显的价格优势,5G初期可作为过渡方案进行前传承载,适用于城区等接入距离较短的场景。PAB-WDM、Open-WDM采用半有源方案时既降低了成本,又具备1+1保护及OAM等有源方案的优势,但设备仍处在开发测试阶段,可作为5G成熟期的备选方案。
编辑:hfy

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