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5G前传波分复用方案解析

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发表于2020-12-31 15:53:35 | 显示全部楼层
1# 电梯直达

在5G前传方案中,光纤直连方案过于浪费光纤资源,为节省光纤资源,波分复用方案被广泛采用。常用的波分复用分为CWDM(粗波分)和DWDM(密集波分)两种。DWDM的成本相对较高,在前传5-10km的传输需求下,用DWDM有点大材小用。于是三大运营商都推出了各自的5G前传CWDM方案,中国电信还额外提出了LWDM传输方案,中国移动则推出了Open-WDM传输方案,包括MWDM和CWDM。

基于运营商5G前传需要,起浪光纤则推出了专门用于5G前传的无源波分复用器和解复用器,称为5G OMUX。包括CWDM、LWDM和MWDM,可选6波和12波,有插片式和LGX封装可选。以下是起浪光纤5G前传波分复用方案解析。

CWDM无源方案5G前传的CWDM方案是一种彩光无源方案,在靠近AAU基站侧和DU机房侧配置一组CWDM OMUX。为了满足5G传输要求,每个基站有三个AAU,每个AAU有两个光模块,共6个光模块。在这种情况下,可以选择两种传输方案,6波方案和12波方案。分别使用两组6个波长的彩光模块(每个站点两根光纤)或一组12个波长的彩光模块(每个站点一根光纤)。

 


6波方案的波长怎么选?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。

 

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?

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的波长漂移。当采用20nm的CWDM波长间隔时,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探测器(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探测器就显得力不从心了,因此就必须用性能更好的APD探测器来补偿色散代价,这也意味着更高的成本。

 

以上是5G前传6波方案,5G前传12波方案还需要另外6个波来实现前传。当前主流的方案是增加CWDM的后6波。

 


这样的结果就是,发射端采用成本较高的EML激光器,并在接收端采用APD探测器,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。

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,旧的资源尽量复用。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?后4波是复用CWDM的4个波长:

1269.23nm/1332.41.nm/1313.73nm/1291.10nm

 

从上面的图上我们得出,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,也就是说,在接收端,光模块可以用PIN探测器就能满足传输要求。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,就需要TEC温控。

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。MWDM 12波半有源方案MWDM是中国移动提出来的,也是为了满足当前急迫的5G部署需求,复用了部分CWDM波长。其方案主要包括AAU彩光模块、AAU侧MWDM OMUX、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侧的无源波分复用器。也就是说,MWDM也是一个半有源的WDM方案。


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:

其中前8个波长搭配DML+PIN+TEC,后4个波长搭配DML+APD+TEC。从这里我们可以看出,发射端采用DML,但在接收端的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,可以实现光纤故障定位,支持模块级监控,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。这些优点是LWDM和CWDM无法实现的。

 

当前6波方案主要采用CWDM配置,12波方案采用运营商的LWDM/MWDM配置。根据运营商方案,起浪光纤可以提供如下产品:

 


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