无源波分设备在5G基建建设中的应用研究

无源波分设备在5G基建建设中的应用研究

程志良

中国联合网络通信有限公司杭州市分公司

摘要：无源波分复用设备应用能够减少5G基站接人光缆纤芯的使用量，达到增加光缆纤芯目的。本文结合5G无线站点接入纤芯需求以及无线站点规划和站型配置，统筹考虑无源波分复用设备与彩光模块的选型，最后提出了无源波分复用设备的规划设计。

关键词：无源波分设备；5G；基建建设

目前，5G基站建设以 C-RAN 和 D-RAN 方式相结合，C-RAN方式为主。C-RAN 集中建设方式对前传光纤的纤芯需求巨大，会大量消耗有限的主干光纤资源，迫切需要采用纤芯复用手段来降低前传纤芯需求。前传网络接入方案比较典型的有光纤直驱、（半）无源波分和 OTN/SPN 共 3 种。在 5G 前传建设策略中明确 5G 前传优先选择光纤直驱方式，当光纤资源不足时， 可采用无源设备配置彩光口方式承载。另外，城区管道管孔资源有限，局部段落管孔资源已使用完或剩余 1 -2 孔，扩容管道可能性较小，需要充分挖潜现有资源， 达到降本增效目的。因此无源波分复用设备得到了运营商的认可并迅速发展，建设规模越来越大，而无源波分复用设备如何应用就成为了运营商考虑的首要问题。本文从无源波分复用设备选型进行系统考虑，提出无源波分复用设备应用的规划设计。

1无源波分复用原理

无源波分复用技术（CWDM）是波分复用技术的一种，信道间隔 20 nm，工作波长范围为 1 271 -1 611 nm。相较于省际传输干线工程中所用 DWDM 技术，CWDM 较宽的信道间隔对激光器和复用 / 解复用器的性能要求大大降低，极大地减少了扩容成本，主要用于中短距离的光城域网中，对于解决前传纤芯需求过大问题非常适合。无源波分在前传中的应用示意如图 1 所示。

图1 无源波分在前传中的应用图

2无源波分复用设备及彩光模块选型分析

2.1无源波分复用设备选型

无源波分复用设备选型应结合无线站点纤芯需求、无线站址规划及站型设置和无源波分系统的最大传输距离，统筹考虑。

2.1.15G 站点接入纤芯需求分析

无源波分使用主要解决 C-RAN 机房至 RRU/AAU 站之前的纤芯需求。5G 站点接入纤芯需求见表 1。

表1 5G站点接入纤芯需求表

根据以上 5G 站点接入纤芯需求表， 除了 4G+5G（室分）场景不是 3 的倍数，其余均是 3 的倍数。同时考虑投资情况，5G 纯新建（宏站）优选 12 合 1， 4G+5G 共址场景优选 18 合1。

2.1.2无线站址规划及站型配置

城区室外站主要是楼顶站（天面可能集中一个抱杆或铁塔上，也可能分散于楼顶东西南北各个方向）和地面站（天面集中抱杆或铁塔上）。天面集中，无源波分设备安装和维护均方便 ；天面分散，无源波分设备安装位置受限于尾纤， 同时尾纤需要加装套管保护。

近期无线站址规划思路 ：场景 1 为新建纯 4G 站， 预留 5G 站开站需求，必须新建末端接入光缆 ；场景 2 为充分利用既有站共址开 5G 站，可以利旧光缆 ；场景3 为新建 5G 站，同时开通 4G 站，必须新建末端接入光缆。

无源波分复用设备选型 ：场景 1 为优选 18 合 1 ；场景2 为优选 12合1 ；场景3 为优选 18合 1。

2.1.3最大传输距离分析

无线站址采用 C-RAN 方式接入，全程共有 6 个跳纤点（末端分纤箱 1 个、二级光交 2 个、主干光交 2 个和 C-RAN 机房 1 个），即 12 个接头数量。无源波分复用设备选型应结合最大传输距离 ：10 Gbit/s 速率的 6合 1 和 12 合 1 均可以满足，但传输距离仅有 2.29 km，而 18 合 1 的 10 km 彩光模块需要新建直达光缆至C-RAN 机房（减少在一级光交的跳纤，即 4 个接头数量）。25 Gbit/s 速率的仅能选择 6 合 1 和 12 合 1，同时建设直达光缆或采购带尾纤的无源波分复用设备。

2.1.4无源波分复用设备选型结果

根据无线站址接入纤芯需求、站型配置及最大传输距离的影响，无源波分复用设备选型以 12合1 为主，6合1和 18合1 为辅。优选无源波分复用设备尾纤型。

2.2彩光模块选型

彩光模块选型主要受传输距离影响，结合无源波分复用设备选型以及 BBU 至 RRU/AAU 传输距离，彩光模块选型统计见表2。

表2 彩光模块选型统计表

3无源波分系统规划设计

3.1无源波分复用设备数量需求

根据表1，近远端无源波分复用设备（12 合 1）数量 5G 纯新建（宏站）将达到 2个，4G+5G（宏站）共址将达到 4 个，4G+5G（室分）共址将达到 5个。RRU/AAU 远端无安装位置。

3.2C-RAN 机房近端无源波分复用设备规划设计

根据 C-RAN 机房集中程度分为小、中、大 3 种场景，其中小集中为 5 - 10（不含）个物理站 ；中集中为10- 15（不含）个物理站 ；大集中为 15- 20（含）个物理站。

无源波分复用设备数量按照 C-RAN 机房集中物理站点数乘以平均每个物理站点无源波分复用设备需求（按4个考虑）公式进行推算，小集中需求为 20 - 40（不含）个无源波分复用设备 ；中集中需求为 40 -60（不含）个无源波分复用设备 ；大集中需求为 60- 80（含） 个无源波分复用设备。

安装无源波分复用设备机框最大数量及安装空间（一个机框安装 16 个、一个机框高度 3 U）：小集中需求为 3 个机框，安装高度 9 U ；中集中需求为 4 个机框，安装高度 12 U ；大集中需求为 5 个机框，安装高度 15 U。

2200 mm 综合架可装2 U高BBU设备10个。因此小集中可以与无线综合机柜同机柜，中集中和大集中均需要在C-RAN机房单独规划一个综合机柜，紧邻无线BBU机柜安装（避免尾纤过长），安装无源波分复用设备机框。无源波分复用设备安装于上半部，下半部成端上联光缆。

3.3远端无源波分复用设备规划设计

远端无源波分复用设备安装环境比较复杂，场景比较多。但主要存在以下3种安装场景。

场景1：无源波分复用设备安装于RRU/AAU旁边，但RRU/AAU无机房，无固定位置，但同时可能存在2 -5个无源波分复用设备安装需求。因此规划设计一个多媒体箱，用于安装无源波分复用设备。

场景2：无源波分复用设备安装于既有二级分纤点（光交）内，光交内空间有限，后期管理维护比较困难。场景 3 ：无源波分复用设备集中安装于新建室外机柜内，同时安装无源波分复用设备机框。此场景应用于新建 4G+5G（室分）建筑面积大于 105 m2 的大型机场、商场楼宇等场所。

此小集中可以与无线综合机柜同机柜，中集中和大集中均需要在 C-RAN 机房单独规划一个综合机柜，紧邻无线 BBU 机柜安装（避免尾纤过长），安装无源波分复用设备机框。无源波分复用设备安装于上半部，下半部成端上联光缆。

3.3远端无源波分复用设备规划设计

远端无源波分复用设备安装环境比较复杂，场景比较多。但主要存在以下 3 种安装场景。

场景 1 ：无源波分复用设备安装于 RRU/AAU 旁边，但 RRU/AAU 无机房，无固定位置，但同时可能存在 2 -5 个无源波分复用设备安装需求。因此规划设计一个多媒体箱，用于安装无源波分复用设备。

场景 2 ：无源波分复用设备安装于既有二级分纤点（光交）内，光交内空间有限，后期管理维护比较困难。场景 3 ：无源波分复用设备集中安装于新建室外机柜内，同时安装无源波分复用设备机框。此场景应用于新建 4G+5G（室分）建筑面积大于 105 m2 的大型机场、商场楼宇等场所。

4结语

文本系统的分析了无源波分复用设备衰耗、色散对传输距离的影响以及无源波分复用设备的选型和规划应用，仅供运营商在建设无源波分复用设备时，提供一些合理的参考意见。另外，无源波分复用设备和彩光模块生产厂家比较多，选型也比较多，存在很多差异指标（如插损），本文仅参考相关行业标准进行测算，在使用时还需要根据采购厂家的设备指标进行再次测算。而且，无源波分复用设备和彩光模块生产厂家多（可能每期采购的厂家都不一致），对后期的维护管理比较复杂。25 Gbit/s彩光模块色散容限也将是一个影响距离的重要因素。

参考文献

[1]吴健辉,陈銮雄.无源波分复用设备在5G前传中的应用场景研究[J].电信工程技术与标准化,2020,33(01):55-60.

[2]徐光辉.无源波分技术在5G基站建设中的应用分析[J].通信与信息技术,2022(02):83-84.

[3]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.