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无源波分技术及其在4G/5G前传中的应用

2018-10-22 09:37
一丁一卯
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4、彩光模块的光功率参数

当前,多数厂商用于无线前传的光模块依然采用的是WDM设备用光模块的标准,在使用中存在以下几方面的问题:

(1)光模块的光功率预算按传输距离分成10km、20km、40km和80km几种规格,但这一分类标准因未考虑ODN网络的复杂性和OTM的插损,并不适合在无线前传中采用。例如,10km和20km光模块的光功率预算(光功率预算=平均发送光功率(最小值)-最大接受灵敏度-最大发生和色散的代价)只有10dB和12dB,显然无法满足系统的光功率预算指标要求,虽然并不妨碍系统的开通,但系统的光功率维护余量几乎没有,不利用网络日后的维护。

(2)不同厂商生产的光模块光接口参数有较大的差别,即使是满足同一光功率预算的光模块,各厂商光模块的“平均发送光功率(最小值)”、“最大接受灵敏度”指标也有超过2dB的差别,这就给光模块的互换性带来很大的麻烦。对用户来说,将不得不为每一厂商的光模块留有维护备件。

(3)光模块的使用温度范围为-20℃~+70℃,由于RRU/AAU一般安装在室外,在极端天气下可能会影响使用。

为解决这些问题,工信部发布了《无线基站BBU与RRU互连用SFP/SFP+光收发合一模块(YD/T3131-2016)》技术标准,在该标准中,光模块的推荐使用温度范围扩大到了-40℃~+85℃,并且建议了彩光模块的光接口技术指标。例如,用于4G前传的彩光模块部分指标如下:

表4 用于4G前传的彩光模块光接口部分指标

image.png

根据这一标准,中距、长距光模块的光功率预算分别为13.6dB和20.1dB,按表3中的模型计算,最小传输距离分别为9.3km和21.6km,可以满足绝大多数场景的传输需求。但也应注意,当链路的实际衰耗太小时,光功率很容易过载。

5、基于DWDM技术的无源前传方案

CWDM技术最多支持18合1的模型,超过18波(当前最大使用24波)则需使用DWDM技术。

DWDM系统一般不以中心波长作为主要参数,而代之以中心频率。24波系统使用的中心频率分别为:192.1THz~193.2 THz、193.17THz~194.8 THz,波道间隔为100GHz,对应的波长范围为:1560.61nm~1551.72nm和1546.92nm~1538.98nm。

基于DWDM方案的投资较大,大约是CWDM方案的数倍;涉及的光模块类型多,可能会给维护带来不便;是否有必要采用值得商榷。

6、面向5G的挑战

仅从技术上分析,无源波分技术完全可以用于5G前传,但商用初期可能面临以下挑战:

(1)彩光模块的价格。5G前传将采用25Gbps的光模块,商用初期如果相应的彩光模块价格过高,则会影响方案的实施;例如,1个S111站共需替换12个彩光模块,若每个彩光模块3000元,则总投资超过3.6万;如果具备管道或杆路资源,新放5公里24芯光缆的造价也不超过3.6万元;无源波分的成本将高过光纤直连的成本。

(2)彩光模块的产业链成熟情况。无源波分方案中将使用到多个波长的彩光模块,具体到某一波长的彩光模块,其市场需求量尚不足灰光模块的数十分之一,在商用初期,产业链可能难以跟上。

(3)传输距离受限。当系统速率达到25G时,系统的传输距离将受光纤色散的影响较大,传输距离据估算将不超过8km。

(4)受低成本有源前传方案的挑战。低成本有源前传方案采用低速的光模块进行高速传输,在4G/5G混合承载的场景中,价格将会对无源波分方案形成挑战。

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