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半有源波分前传方案的原理及面临的挑战

2020-10-18 21:39
一丁一卯
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1 前言


在《面向C-RAN的5G前传方案》一文中介绍了前传的几种方案,这几种方案中,当前应用得较多的是光纤直连和无源波分2种无源方案。


由于CMCC在无线设备采购时,BBU和AAU都已经包含了光模块,但光模块的光功率预算一般较小,通常难以满足BBU集中放置时前传链路光功率预算的要求。这就意味着,如果前传采用光纤直连方案,很多情况下,不但需要消耗大量纤芯,还需要更换光模块。这样,光纤直连前传方案的成本将明显高于无源波分方案,而且光纤直连方案还常常受到纤芯资源的限制,所以,无源波分在4G/5G前传中得到了更广泛的应用。


但无源波分方案不具备OAM功能,当链路故障时,也没有保护手段,为解决光纤链路的管理和保护问题,半有源波分前传方案横空出世了。


2 什么是半有源波分前传方案


半有源波分前传方案是在无源波分的基础上,在BBU侧的合分波器和光缆线路之间串接上光开关组件、在AAU侧的合分波器和光缆线路之间串接上耦合器,如下图所示。


image.png


在BBU侧,光开关的两个端口分别连接到主、备用路由的光缆,当主用路由的光纤链路发生故障时,光开关自动倒换到备用路由的光纤链路。AAU侧的耦合器相当于一个1:2的光分路器,可同时接收主用、备用光纤链路的信号,并将AAU发出的光信号同时耦合进主用和备用光纤。


为了实现对光纤链路的监测,在BBU侧的光开关和光缆线路之间还串接了一个1:2不均匀分光的光分路器OPS。OPS从光链路中分出少量的光送到光监测装置PD,如下图所示。PD可读取光链路中通过光模块调制在光信号中的传输网管信息,并将监测信息送给网管。


image.png


BBU侧的光开关、PD都是有源器件,所以,BBU侧的设备必须是有源的;而AAU侧的耦合器和合分波器均是无源器件,所以,AAU侧的设备可以是无源的;该种前传方案又称为半有源波分前传方案。


3 半有源波分前传方案面临的挑战


3.1  主、备用路由光缆建设的可行性


为了实现保护倒换,半有源波分前传方案的BBU和AAU间需同时具备主、备用光缆。但BBU和AAU间的光缆线路路由一般是树形递减的分纤结构,如下图所示。


image.png


这样的光缆组网结构很难让某些节点形成光缆双路由,即使新建大量光缆段落,依然难以让多数基站形成双路由。


3.2 系统的造价


和无源波分方案相比,半有源波分前传方案在光纤链路中增加了光开关、光分路器等器件,会使BBU至AAU之间光纤链路的衰耗增加约5dB,这就要求BBU和AAU设备上激光器的光功率预算相应要增加5dB。按照当前激光器的单价,光功率预算增加5dB后,激光器的价格要高出30%以上。另外,为更好地实现OAM,光模块还需增加一些OAM、低速调制等功能,这也会增加光模块的成本。


如果包含光模块增加的成本、无源波分设备自身的造价、补充建设的光缆线路造价,总体而言,半有源波分前传方案的造价至少要比无源波分方案高出1倍以上。


4 一点建议


半有源波分方案到底能不能被广泛地应用,主要还看CMCC的推进情况。如果该方案得以规模使用,设备造价可能会降下来,但光缆的双路由保护受多方面条件约束,并不能普遍实现。


前面在《无源波分技术及其在4G/5G前传中的应用》、《面向C-RAN的5G前传方案研究》中均分析了4G/5G的前传方案,可以看出目前还没有一种前传方案是非常完美的。也许,CRAN、DRAN混合组网,CRAN小集中是种不错的选择。


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图/文:老丁头;审阅:黄康勇

一丁一卯,专注于通信管线和宽带接入工程技术交流与分享

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