【光电通信】无源波分在 5G 场景中 的应用分析

无源波分在 5G 场景中 的应用分析

（ 陆杰之  中通服咨询设计研究院有限公司  江苏 南京 ）

0. 前言

随着 5 G 网络时代来临，使得我国网络升级面临极大挑战。其主要原因是网络业务升级过程中需要大量的纤芯，且光纤网资源异常紧缺，导致我国网络扩容需求量无法得到满足。另外，我国运营商在开通新业务时考核制度较为严格，只有对光纤资源予以快速部署，才能完成网络升级。而无源波分在应用过程中不需要带电，可以灵活应用在各种场合当中，只要将多个波长信号经过复用，后使用一根光纤就可以进行光纤传输，该项技术不但满足单根光纤解决多种业务的迫切需求，同时还能降低光纤网纤芯的消耗量，推动 5 G业务开通速度。

1. 无源波分原理

无源波分主要利用  WDM 技术将不同业务之间的电路依照不同的波长共同输入到一根光纤当中。其中 WDM 技术作列载信息，可以将不同长度的波长信号结合在一起，使其组成一束总体波长，然后借助单根光纤进行信息传输，并在其接收端利用信息技术将不同波长的光信号予以分开。也就是说，该种技术可以将多个信号传输到同一根光纤上，并且每路信号均是由特定波长进行传输的，这种传输过程就是波长信道。

当前，无源波分系统主要分为两个部分，一部分是彩光模块，另一部分是 OTM 。由于无源器件又被称作 OTM ，致使不同业务端口模块所使用的波长也各不相同，该种模块又被称为彩光模块。无源波分主要工作原理就是借助彩光模块发射不同波长的光束，而无源波分复用器则是对不同波长的信号进行分波与合波。在实际应用过程中，无源波分系统模型主要以六合一、十二合一以及十八合一这三种模型为主，然而 CWDW 在应用过程中，最大只能承载十八合一的波长，所以在该系统中所使用的模型主要以十八合一模型，也就是说无源波分系统主干光缆中的一纤芯可以当作十八芯使用。

当前 5 G 无线网络是以 3 层组织构架为主，在 C－ＲAN 宏站应用场景中，需要以 CU－DU－AAU 为无源波分供应线路，尤其在 DU 至 AAU 阶段都属于信号前传，这些信号前传则是依照 4 G 无线网络建网模式制定的站点网络业务，致使 AAU 之间不能进行相互联级，倘若采用 C － ＲAN 接入模式，这样每个站点均要满足六芯的光缆要求，这样就可以利用一芯主干光缆完成 AAU 三路传输业务。

同时，无源波分是以 WDM 技术为依托，在 BBU/DU 以及 ＲＲU / AAU 的电路中对不同的波长进行采用，然后在同一根光纤中进行合路传输。比如，共有三个ＲＲU 在某一频段的 S111 站，在这个 4 G 宏站中，收发端口从 BBU 到 ＲＲU 共有6 个，而在 ＲＲU 侧和 BBU 侧对 1 个 6 路的光终端复用器进行运用，以此达到将ＲＲU 和 BBU 之间的收发信号在同一根光纤中进行传输。再者，由于彩光模块和 OTM 都是无源波分系统的组成部分，在对其进行使用的过程中，应将 ＲＲU/AAU的标准波长的光模块用相同速度的彩光模块进行替换。此外，总线型和双星型为无源波分支持的组网结构，而双星型组网主要使用的是无线前传。此外，在总线型组网结构中无源波分系统的支持业务主要是光模块。例如，10 Gbps 的彩光模块，它支持范围较广，包括 SDH 业务、以太业务、基站前传业务等。

再者，对于波长分配及系统模型而言，在无线前传业务以系统承载方式进行传递的过程中，主要以 6 个波长在 1 根光纤中进行传输的模式进行的，由于CWDM 的波长支持最大到 18 个波长，而超过 18 合 1的模型，可以使用 DWDM 来进行。

与传统光缆建设方案相比，倘若主干纤芯存在严重不足时，要想有效解决电路之间的传输速度问题，可以采用无源波分或者是重新建立光缆这两种形式，以单点为1. 5 km 为接入距离进行计算，城区在敷设光缆投资过程中大约需要二万五千元，而建立一套无源波分只需要花费一万二千元。通过无源波分与传统光缆在建设过程中投资数据对比分析得知，在 5 G 应用场景中，无源波分的接入投资方式显著优于重新建立光缆造价。

对于5 G 网络设备 CU 与 DU 合设场景中，AAU －DU、CU － CN、DU － CU 的回传纤芯需求是 5 G 网络对光纤资源的主要需求。其中，DU 的作用是对实时业务进行处理，它是不可云化的通用设备; CU 是对非实时业务进行处理，同时它也是通用的可云化设备。尤其对于 AAU － DU 的区间段而言，因有 AAU 设备的接入，因此需要大量的纤芯资源，而目前现有的纤芯已经较难对后续 5 G 网络纤芯的建设需求进行满足，而在建设光缆的过程中，也会使得目前已经较为紧张的管孔资源变得更加紧张，甚至会出现整个传输路由无杆可用、无管可用的被动局面。此外，对于建设新管道来说，会存在道路情况对其形成制约的情形，以及投资不到位而产生的新管道建设问题。为解决上述问题，需要分批次分步骤的对管道进行优化，应定性分析目前待优化的管道，并对已经优化的管道进行有步骤的分批建设及改造。此外，也可以通过光纤割接、光缆替换、业务割接、对机房外的光交箱进行修建等方式释放管孔资源。

虽然无源波分在 5 G 场景中应用效果以及建设造价都存在极大优势，但是在实际应用过程中，倘若无源波分在应用过程中出现故障，工作人员很难对无源波分的故障地点予以定位查找。其主要原因是无源波分没有设备对其进行网管监控，其可能会在波分复用设备、彩光模块、无线设备以及光缆等近十处位置发生故障。倘若在某业务出现中断情况，工作人员需要对所有传输工具进行逐一排查，无形中延长故障维修时间。倘若只有光缆问题出现故障，那么工作人员在维修时可以快速修复，有效缩短维修时间。

在场景应用过程中，无源波分必须依仗光缆纤芯才能得以有效使用，也就是说只有在有光缆资源的地方进行使用，而那些无光缆设施的区域要想开通无源波分，就要在该地区建立新的光缆资源。

由于无源波分中的波道数量有限，CWDM 技术中的波道主要是以六合一的模型为主，其次是十八合一，而光缆中的芯容量则是 144/288，倘若应用场景中的业务需求来量大于十八合一的纤芯，这样无源波分就无法被满足，只能在原有基础上不断叠加无源波分设备，从而提高扩展性。

在无源波分应用过程中，虽然可以将多路业务融合在同一个纤芯光缆源当中进行传输，但是在实际应用过程中，倘若一个纤芯光缆发生故障，就会导致所有无源波分承载的业务被迫全部中断，尤其是许多业务混合在一起后，会使得无线、接入网业务出现同时中断的情况，严重影响客户感知需求。

另外，在采用传统光纤直驱接入方案时，许多光功率在应用过程中只对光缆线路长度予以充分考虑，没有对无源波分中的活接头数量以及 OTM 插损情况进行综合考虑，导致链路中的衰耗值持续增加，使得 5 G业务在开展过程中受到极大影响。当前，现网业务设备基本均以灰光模块为主，而无源分波在实际应用过程中则需要彩光模块，致使在应用过程中需要将原有灰光模块设备更换成彩光模块设备，致使运维成本无形中加大。

5. 结语

综上所述，经过对无源波分的研究分析得知，在5 G场景应用过程中，有些应用场景无源波分存在良好优势，降低纤芯消耗，施工方案简单且施工建设周期较短等。同时，无源波分布技术的使用，也对 4G 网络的容量不足问题进行了解决，在传输方面为 5 G 传输提高了较好的保障。

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