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      無源波分在5G前傳接入中的應(yīng)用研究

      2023-10-12 23:27:45戶文濤魏濤李志勇宋永豐
      中國新通信 2023年16期
      關(guān)鍵詞:波分纖芯現(xiàn)網(wǎng)

      戶文濤?魏濤?李志勇?宋永豐

      摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,以及無線網(wǎng)絡(luò)的迭代與升級(jí),對(duì)光纜纖芯資源的需求逐漸提升。強(qiáng)化對(duì)無源波分技術(shù)的應(yīng)用,可以將5G前傳不同場(chǎng)景中,建設(shè)成本高、開通時(shí)間長等問題高效解決。因此在具體研究過程中,應(yīng)該結(jié)合5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀,深入研究與應(yīng)用無源波分,以便5G建設(shè)水平和效率能整體提高。

      關(guān)鍵詞:無源波分;5G前傳接入;應(yīng)用

      一、引言

      目前,現(xiàn)有的光纜資源不能滿足5G基站前傳對(duì)纖芯的需求,采取何種方式讓5G服務(wù)能力快速形成,最大程度將建設(shè)和運(yùn)營成本降低,已經(jīng)成為各運(yùn)營商亟待解決的重要問題。因此在5G前傳接入中,應(yīng)該對(duì)無源波分深入研究,合理制定應(yīng)用對(duì)策,確保問題在解決的同時(shí),快速開站的目標(biāo)能順利達(dá)成。

      二、無源波分的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景

      無源波分是以WDM技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,在復(fù)用器的支持下,將各個(gè)不同波長的光信號(hào)形成一束,以便能在單根光纖中快速傳輸。同時(shí)在鏈路的接收端,采取解復(fù)用器的辦法,分解光纖中的混合信號(hào),讓其以不同波長信號(hào)存在,最后與相應(yīng)接收設(shè)備連接。無源波分系統(tǒng)是由兩部分組成,其中之一是復(fù)用/解復(fù)用器,另一部分是彩光模塊。其中彩光模塊的優(yōu)點(diǎn)較多,諸如速率豐富等,具體有2.5Gb/s、6Gb/s、10Gb/s、25Gb/s速率等。通過對(duì)無源波分的分析,信道間隔的長度為20NM,波長范圍在1271NM~1611NM之間,對(duì)激光器等要求較小,可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容成本整體降低的目的。該技術(shù)在接入層、匯聚層的應(yīng)用廣泛,諸如無線前傳等場(chǎng)景,可以為光纜建設(shè)提供輔助支持,讓光纜建設(shè)的壓力得到減輕。在對(duì)無源波分技術(shù)應(yīng)用過程中,展現(xiàn)出來的優(yōu)點(diǎn)較多,如圖1所示為該技術(shù)支持下的前傳方案,可以對(duì)傳統(tǒng)光纖直驅(qū)方式存在的缺陷優(yōu)化與完善。

      該技術(shù)在使用過程中,即便是單根光纖,也不需要增加其容量,也不必對(duì)光纖重新鋪設(shè),可以讓光纖和管網(wǎng)資源得到節(jié)省。同時(shí)此類技術(shù)的使用,還可以為相關(guān)業(yè)務(wù)的開通提供支持,尤其是在纖芯資源緊張的地區(qū)。但該技術(shù)在使用過程中,暴露出的缺點(diǎn)也十分明顯,諸如利用復(fù)用器會(huì)讓鏈路的插損增加,故障出現(xiàn)概率增大,會(huì)有多個(gè)故障點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)存在,導(dǎo)致相關(guān)人員在對(duì)故障判斷時(shí)難度增加,不利于運(yùn)營維護(hù)工作的高效開展[1]。

      三、5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及前傳解決方案

      (一)5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

      5G承載網(wǎng)是由三個(gè)部分組成,分別是前傳、中傳以及回傳。前傳是指對(duì)AAU到DU之間的數(shù)據(jù)傳遞。在本文研究中,主要對(duì)5G前傳接入進(jìn)行深入研究。5G應(yīng)用的方式為C-RAN,BBU集中部署在綜合業(yè)務(wù)接入機(jī)房內(nèi),可以同時(shí)布置智能城域網(wǎng)設(shè)備,讓整個(gè)機(jī)房的資源得到高效利用,確保網(wǎng)絡(luò)能更為安全?,F(xiàn)階段,5G光纜網(wǎng)絡(luò)建設(shè)期間,主要是共建一張光纜網(wǎng),實(shí)現(xiàn)光纜與設(shè)備節(jié)點(diǎn)協(xié)同,達(dá)到傳輸穩(wěn)定性與安全性的目的。但是因?yàn)?G站點(diǎn)的密度大于4G,所有前傳信息需求量大,需要不斷擴(kuò)大基站接入光纜的規(guī)模。在此過程中,需要占用大量光纜纖芯資源,也會(huì)被管孔緊張等因素干擾,致使建設(shè)進(jìn)度無法保障。4G/5G網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)拓?fù)淙鐖D2所示。

      (二)5G前傳快速建設(shè)難題解決對(duì)策

      通過對(duì)5G光纜網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀的研究可以看出,5G前傳纖芯需求是當(dāng)前建設(shè)的重點(diǎn)以及難點(diǎn)。因此在具體建設(shè)過程中,需要將現(xiàn)有的纖芯資源情況作為依據(jù),有針對(duì)性地制定優(yōu)化對(duì)策,保證建設(shè)進(jìn)度在提高的同時(shí),建設(shè)投資效益也能達(dá)到最佳。

      如果當(dāng)前接入光纜剩余纖芯數(shù)量≥6芯,5G設(shè)備在使用過程中,可以對(duì)雙芯雙向灰光模塊合理應(yīng)用,直接選擇使用光纖直驅(qū)的方式開通。這種方式的使用,可以快速開通基站,但弊端很明顯,需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)纖芯資源大量占用,所以此方式只在纖芯資源較為豐富的區(qū)域中應(yīng)用較為合適 [2]。

      如果現(xiàn)有接入光纜剩余纖芯數(shù)量≥3芯,但不超過6芯,5G設(shè)備可以選擇BIDI+光纖直驅(qū)方式承載,應(yīng)用的開通方法與上述方案相同。此種方案的運(yùn)用,同樣能利用舊現(xiàn)網(wǎng)纖芯資源快速開通基站,但缺點(diǎn)是還需要占用較多的纖芯資源,所以若纖芯資源不夠豐富,此種方式不能獲得良好效果。

      如果現(xiàn)有接入光纜剩余纖芯數(shù)量小于3芯,采取光纖直驅(qū)的方式需要重新布放光纜,必然會(huì)加大工程建設(shè)難度。但在無源波分技術(shù)的支持下,只需要占用1芯就可以開通基站,減少對(duì)現(xiàn)網(wǎng)纖芯資源大量占用的同時(shí),快速開通基站。具體方案如圖4所示。

      四、無源波分在5G前傳接入中的部署策略

      3.5G NR 100MHz載波帶寬時(shí),5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求1×25GE eCPRI接口,不支持級(jí)聯(lián)??蛇x擇1套6波25G無源波分系統(tǒng)。

      3.5G NR 200MHz帶寬時(shí),5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求為2×25GE eCPRI 接口,不支持級(jí)聯(lián),可采用2套6波長疊加系統(tǒng)的方案,為提高線路可靠性,同一個(gè)AAU的兩個(gè)接口承載在不同的CWDM系統(tǒng)上,可接入不同方向的接入主干光纜纖芯提升安全性。

      2.1G NR 2×50MHz帶寬時(shí)前傳接口需求為1×10GE CPRI接口, 采用1套6波10G無源波分系統(tǒng)。

      3.5G NR 200MHz疊加2.1G NR 2×50MHz時(shí),采用一套12波25G+10G CWDM系統(tǒng)和一套6波25G CWDM系統(tǒng)承載前傳,可接入不同方向的接入主干光纜纖芯,其中12波25G+10G CWDM系統(tǒng)承載3.5G NR 200MHz基站每個(gè)小區(qū)AAU出的第一個(gè)接口和2.1G NR基站,6波25G CWDM承載3.5G NR 200MHz基站每個(gè)小區(qū)AAU出的第二個(gè)接口。

      五、無源波分在5G前傳接入中的應(yīng)用

      (一)城區(qū)基站接入段光纜纖芯不足場(chǎng)景中的應(yīng)用

      城區(qū)某美化燈管塔為現(xiàn)網(wǎng)3G/4G站址,現(xiàn)有12芯光纜1條,有2芯空余,距離最近的主干光交0.8公里,3G/4G/5U BBU設(shè)備集中部署在上游綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)機(jī)房,本期擬開通5G。

      前傳承載方案一:采用光纖直驅(qū)(新建光纜)方式開通,新建24芯管道光纜0.8公里,工程造價(jià)約0.6萬元(0.8公里×0.75萬元/皮長公里),建設(shè)周期1天。

      前傳承載方案二:采用無源波分(利舊光纜)方式開通,利舊現(xiàn)網(wǎng)纖芯1芯,新增1套6波25G無源波分設(shè)備,工程造價(jià)約0.2萬元,建設(shè)周期0.5天。

      (二)城區(qū)基站主干段光纜纖芯不足場(chǎng)景中的應(yīng)用

      城區(qū)某主干光交收斂附近4個(gè)現(xiàn)網(wǎng)基站,4個(gè)現(xiàn)網(wǎng)基站至該光交的接入段光纜空余纖芯都大于3芯,3G/4G/5U BBU設(shè)備集中部署在上游綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)機(jī)房。本期擬開通5G。該光交空余主干纖芯6芯,距離上聯(lián)綜合業(yè)務(wù)接入點(diǎn)機(jī)房2公里。

      前傳承載方案一:采用光纖直驅(qū)(新建光纜)方式開通,新建72芯管道光纜2公里,工程造價(jià)約2.4萬元(2公里*1.2萬元/皮長公里),建設(shè)周期2天。

      前傳承載方案二:采用無源波分(利舊光纜)方式開通,利舊現(xiàn)網(wǎng)纖芯4芯,新增4套6波25G無源波分設(shè)備,工程造價(jià)約0.8萬元(4站*1套/站*0.2萬元/套),建設(shè)周期0.5天。

      通過對(duì)比可以看出,無論是基站接入段光纜纖芯不足,還是主干段光纜纖芯不足,無源波分在5G前傳接入中的使用,可以大大降低建設(shè)成本,建設(shè)成本降低約66%。同時(shí)也可以讓工程建設(shè)的時(shí)間縮短。由此可見,充分利用、挖潛現(xiàn)網(wǎng)纖芯資源,采取無源波分方式承載5G前傳,能夠?qū)崿F(xiàn)5G快速開通,且能滿足經(jīng)濟(jì)性、安全性要求,使5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)TCO達(dá)到最優(yōu)。

      六、結(jié)束語

      綜合而言,無源波分建設(shè)成本低,部署速度快,是光纜網(wǎng)建設(shè)過程中的重要補(bǔ)充技術(shù),能夠讓光纜建設(shè)期間產(chǎn)生的壓力得到緩解。但是該技術(shù)在使用過程中,存在整個(gè)鏈路的插損增加、對(duì)光路衰耗要求較高,使用中對(duì)纖芯質(zhì)量要求高導(dǎo)致運(yùn)維難度增加等弊端,所以無法對(duì)光纜建設(shè)完全替代。通過對(duì)建設(shè)成本及后期運(yùn)維等方面的綜合考量,無源波分技術(shù)可以在纖芯資源匱乏的區(qū)域,或者新建光纜施工難度大的場(chǎng)景下使用,使5G基站開通速度整體加快,單站建設(shè)成本降低,單站TCO達(dá)到最優(yōu),促進(jìn)投資效益的提升,為5G的推廣以及應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      參? 考? 文? 獻(xiàn)

      [1]宋玉飛.無源波分在5G前傳中的應(yīng)用研究[J].廣東通信技術(shù),2022,42(01):34-36.

      [2]郭文玨,蔡一鴻,駱益民,等.無源波分在5G前傳接入中的應(yīng)用研究[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù),2021(01):67-71.

      [3]佘強(qiáng).無源波分技術(shù)在5G前傳中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù),2020,37(12):73-75.

      戶文濤(1987.06-),男,漢族,河南安陽,本科,中級(jí)通信工程師,研究方向:傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì);

      魏濤(1977.08-),男,漢族,河南內(nèi)黃,本科,中級(jí)通信工程師,研究方向:無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì);

      李志勇(1982.03-),男,漢族,河南新鄉(xiāng),本科,中級(jí)通信工程師,研究方向:傳輸網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和設(shè)計(jì);

      宋永豐(1975.08-),男,漢族,河南安陽,本科,中級(jí)通信工程師,研究方向:傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)維護(hù)。

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