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        無源波分在5G前傳接入中的應用研究

        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
        關鍵詞:資源建設

        戶文濤?魏濤?李志勇?宋永豐

        摘要:隨著科學技術的不斷發(fā)展,以及無線網絡的迭代與升級,對光纜纖芯資源的需求逐漸提升。強化對無源波分技術的應用,可以將5G前傳不同場景中,建設成本高、開通時間長等問題高效解決。因此在具體研究過程中,應該結合5G光纜網絡現(xiàn)狀,深入研究與應用無源波分,以便5G建設水平和效率能整體提高。

        關鍵詞:無源波分;5G前傳接入;應用

        一、引言

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

        二、無源波分的技術特點和應用場景

        無源波分是以WDM技術為基礎發(fā)展起來的,在復用器的支持下,將各個不同波長的光信號形成一束,以便能在單根光纖中快速傳輸。同時在鏈路的接收端,采取解復用器的辦法,分解光纖中的混合信號,讓其以不同波長信號存在,最后與相應接收設備連接。無源波分系統(tǒng)是由兩部分組成,其中之一是復用/解復用器,另一部分是彩光模塊。其中彩光模塊的優(yōu)點較多,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,對激光器等要求較小,可以實現(xiàn)擴容成本整體降低的目的。該技術在接入層、匯聚層的應用廣泛,諸如無線前傳等場景,可以為光纜建設提供輔助支持,讓光纜建設的壓力得到減輕。在對無源波分技術應用過程中,展現(xiàn)出來的優(yōu)點較多,如圖1所示為該技術支持下的前傳方案,可以對傳統(tǒng)光纖直驅方式存在的缺陷優(yōu)化與完善。

        該技術在使用過程中,即便是單根光纖,也不需要增加其容量,也不必對光纖重新鋪設,可以讓光纖和管網資源得到節(jié)省。同時此類技術的使用,還可以為相關業(yè)務的開通提供支持,尤其是在纖芯資源緊張的地區(qū)。但該技術在使用過程中,暴露出的缺點也十分明顯,諸如利用復用器會讓鏈路的插損增加,故障出現(xiàn)概率增大,會有多個故障點及風險點存在,導致相關人員在對故障判斷時難度增加,不利于運營維護工作的高效開展[1]。

        三、5G光纜網絡現(xiàn)狀及前傳解決方案

        (一)5G光纜網絡現(xiàn)狀

        5G承載網是由三個部分組成,分別是前傳、中傳以及回傳。前傳是指對AAU到DU之間的數據傳遞。在本文研究中,主要對5G前傳接入進行深入研究。5G應用的方式為C-RAN,BBU集中部署在綜合業(yè)務接入機房內,可以同時布置智能城域網設備,讓整個機房的資源得到高效利用,確保網絡能更為安全?,F(xiàn)階段,5G光纜網絡建設期間,主要是共建一張光纜網,實現(xiàn)光纜與設備節(jié)點協(xié)同,達到傳輸穩(wěn)定性與安全性的目的。但是因為5G站點的密度大于4G,所有前傳信息需求量大,需要不斷擴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,也會被管孔緊張等因素干擾,致使建設進度無法保障。4G/5G網絡組網拓撲如圖2所示。

        (二)5G前傳快速建設難題解決對策

        通過對5G光纜網絡現(xiàn)狀的研究可以看出,5G前傳纖芯需求是當前建設的重點以及難點。因此在具體建設過程中,需要將現(xiàn)有的纖芯資源情況作為依據,有針對性地制定優(yōu)化對策,保證建設進度在提高的同時,建設投資效益也能達到最佳。

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

        如果現(xiàn)有接入光纜剩余纖芯數量≥3芯,但不超過6芯,5G設備可以選擇BIDI+光纖直驅方式承載,應用的開通方法與上述方案相同。此種方案的運用,同樣能利用舊現(xiàn)網纖芯資源快速開通基站,但缺點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量小于3芯,采取光纖直驅的方式需要重新布放光纜,必然會加大工程建設難度。但在無源波分技術的支持下,只需要占用1芯就可以開通基站,減少對現(xiàn)網纖芯資源大量占用的同時,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,5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求1×25GE eCPRI接口,不支持級聯(lián)??蛇x擇1套6波25G無源波分系統(tǒng)。

        3.5G NR 200MHz帶寬時,5G BBU與單AAU之間的前傳接口需求為2×25GE eCPRI 接口,不支持級聯(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AAU的兩個接口承載在不同的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,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基站每個小區(qū)AAU出的第一個接口和2.1G NR基站,6波25G CWDM承載3.5G NR 200MHz基站每個小區(qū)AAU出的第二個接口。

        五、無源波分在5G前傳接入中的應用

        (一)城區(qū)基站接入段光纜纖芯不足場景中的應用

        城區(qū)某美化燈管塔為現(xiàn)網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設備集中部署在上游綜合業(yè)務接入點機房,本期擬開通5G。

        前傳承載方案一:采用光纖直驅(新建光纜)方式開通,新建24芯管道光纜0.8公里,工程造價約0.6萬元(0.8公里×0.75萬元/皮長公里),建設周期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)網纖芯1芯,新增1套6波25G無源波分設備,工程造價約0.2萬元,建設周期0.5天。

        (二)城區(qū)基站主干段光纜纖芯不足場景中的應用

        城區(qū)某主干光交收斂附近4個現(xiàn)網基站,4個現(xiàn)網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設備集中部署在上游綜合業(yè)務接入點機房。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)務接入點機房2公里。

        前傳承載方案一:采用光纖直驅(新建光纜)方式開通,新建72芯管道光纜2公里,工程造價約2.4萬元(2公里*1.2萬元/皮長公里),建設周期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)網纖芯4芯,新增4套6波25G無源波分設備,工程造價約0.8萬元(4站*1套/站*0.2萬元/套),建設周期0.5天。

        通過對比可以看出,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,可以大大降低建設成本,建設成本降低約66%。同時也可以讓工程建設的時間縮短。由此可見,充分利用、挖潛現(xiàn)網纖芯資源,采取無源波分方式承載5G前傳,能夠實現(xiàn)5G快速開通,且能滿足經濟性、安全性要求,使5G網絡建設TCO達到最優(yōu)。

        六、結束語

        綜合而言,無源波分建設成本低,部署速度快,是光纜網建設過程中的重要補充技術,能夠讓光纜建設期間產生的壓力得到緩解。但是該技術在使用過程中,存在整個鏈路的插損增加、對光路衰耗要求較高,使用中對纖芯質量要求高導致運維難度增加等弊端,所以無法對光纜建設完全替代。通過對建設成本及后期運維等方面的綜合考量,無源波分技術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景下使用,使5G基站開通速度整體加快,單站建設成本降低,單站TCO達到最優(yōu),促進投資效益的提升,為5G的推廣以及應用奠定堅實基礎。

        參? 考? 文? 獻

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

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

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

        戶文濤(1987.06-),男,漢族,河南安陽,本科,中級通信工程師,研究方向:傳輸網絡規(guī)劃與設計;

        魏濤(1977.08-),男,漢族,河南內黃,本科,中級通信工程師,研究方向:無線網絡規(guī)劃和設計;

        李志勇(1982.03-),男,漢族,河南新鄉(xiāng),本科,中級通信工程師,研究方向:傳輸網絡規(guī)劃和設計;

        宋永豐(1975.08-),男,漢族,河南安陽,本科,中級通信工程師,研究方向:傳輸網絡建設維護。

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