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一粒金砂(初级)

5G前传波分复用方案解析 [复制链接]

在5G前传方案中,光纤直连方案过于浪费光纤资源,为节省光纤资源,波分复用方案被广泛采用。常用的波分复用分为CWDM(粗波分)和DWDM(密集波分)两种。DWDM的成本相对较高,在前传5-10km的传输需求下,用DWDM有点大材小用。于是三大运营商都推出了各自的5G前传CWDM方案,中国电信还额外提出了LWDM传输方案,中国移动则推出了Open-WDM传输方案,包括MWDM和CWDM。

 

基于运营商5G前传需要,起浪光纤则推出了专门用于5G前传的无源波分复用器和解复用器,称为5G OMUX。包括CWDM、LWDM和MWDM,可选6波和12波,有插片式和LGX封装可选。以下是起浪光纤5G前传波分复用方案解析。

 

CWDM无源方案

5G前传的CWDM方案是一种彩光无源方案,在靠近AAU基站侧和DU机房侧配置一组CWDM OMUX。为了满足5G传输要求,每个基站有三个AAU,每个AAU有两个光模块,共6个光模块。在这种情况下,可以选择两种传输方案,6波方案和12波方案。分别使用两组6个波长的彩光模块(每个站点两根光纤)或一组12个波长的彩光模块(每个站点一根光纤)。

image.png 6波方案

image.png

12波方案

 6波方案的波长怎么选?综合成本和性能考虑,目前比较成熟的25G光模块中,常用的是1271、1291、1311、1331、1351、1371这6个波长。

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这6个波长在频谱中的位置,其中前5波是属于O波段,第6波属于E波段。为什么会采用CWDM这6个波长?

 

因为CWDM的20nm波长间隔带来很大的温度适应性。目前常用的激光器是一个温度敏感性器件,在项目投标中都会对业务单板的工作温度有要求。以G.652D光纤为例,市场上常用25G光模块,它的工作温度范围从-40到+85摄氏度,这个跨度足足有125度。而光模块DFB激光器的波长对温度的漂移大概是0.1nm/℃。也就是说125度会造成12.5nm的波长漂移。当采用20nm的CWDM波长间隔时,是有足够的隔离度的。而反映在光模块中,也就不需要专门的TEC温度控制器,在成本上也有优势。

 

从色散控制角度来看,1271-1311nm的色散代价约为1dB,1331nm的色散代价约为3dB,根据激光器发光功率估算,通过PIN探测器(最大约-14dBm接收灵敏度)也是可以满足需求的。但是,对于1351-1571nm,色散代价达到4.5dB,PIN探测器就显得力不从心了,因此就必须用性能更好的APD探测器来补偿色散代价,这也意味着更高的成本。

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以上是5G前传6波方案,5G前传12波方案还需要另外6个波来实现前传。当前主流的方案是增加CWDM的后6波。

image.png

这样的结果就是,发射端采用成本较高的EML激光器,并在接收端采用APD探测器,从而进一步推高成本代价。以上就是基于CWDM的12波5G前传方案。

 

LWDM 12波半有源方案

为了加快5G的部署,同时也为了节省费用,旧的资源尽量复用。LWDM 12波前传彩光方案就是在这样的情形下提出来的。LWDM的全称是LAN-WDM,符合IEEE 802.3BA标准,按照800GHz对O波段的频谱进行划分,共有8个标准波长。在4*25G QSFP28 LR4光模块中,采用4路LAN-WDM波长。这4个波长分别是LWDM标准的前4波。

 

前4波:1295.56nm/1300.05nm/1304.58nm/1309.14nm

后4波:1273.54nm/1277.89nm/1282.26nm/1282.66nm

但是这上面也才8波,另外4波从哪来呢?后4波是复用CWDM的4个波长:

1269.23nm/1332.41.nm/1313.73nm/1291.10nm

image.png

从上面的图上我们得出,LWDM的波长间隔比CWDM(20nm)的波长间隔要窄,而且全部位于1310nm附近的低色散区域,也就是说,在接收端,光模块可以用PIN探测器就能满足传输要求。同时由于波长间隔变窄了,就必须要比较大的波长偏移,为了满足-40度+85度的环境要求,就需要TEC温控。

 

这里与纯CWDM方案相比,成本上并没有太多优势。CWDM由于波长间隔大,不用TEC,而LWDM波长间隔小,要用TEC;CWDM后两波色散大,需要APD接收,而LWDM由于中心波长都处于较低色散带,只需要PIN接收。

 

MWDM 12波半有源方案

MWDM是中国移动提出来的,也是为了满足当前急迫的5G部署需求,复用了部分CWDM波长。其方案主要包括AAU彩光模块、AAU侧MWDM OMUX、DU侧的有源WDM设备。既包含了有源的彩光模块和有源的WDM设备,又包含了AAU侧的无源波分复用器。也就是说,MWDM也是一个半有源的WDM方案。

image.png

那么MWDM又如何实现12个波长呢?

在复用25G CWDM前6波的基础上,通过增加TEC温度控制,左右偏移3.5nm波长形成12个波长,具体如下:

其中前8个波长搭配DML+PIN+TEC,后4个波长搭配DML+APD+TEC。从这里我们可以看出,发射端采用DML,但在接收端的APD和TEC,一个都不能少。所以,从成本上来说,MWDM比前面两种方案,没有优势。

但撇开成本来说,由于局端是有源设备,可以提供告警性能检测,可以实现光纤故障定位,支持模块级监控,也就是说远端模块故障可监控。另外,因为是有源,可以通过检测光功率等变化,来提供光线路1+1保护。这些优点是LWDM和CWDM无法实现的。

 

总结

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当前6波方案主要采用CWDM配置,12波方案采用运营商的LWDM/MWDM配置。根据运营商方案,起浪光纤可以提供如下产品:

图片1.png

关于起浪光纤

起浪光纤是易飞扬的全资子公司,沿袭了易飞扬无源光器件多年来的产品技术和制造能力,并依托5G新时期重新定位,立意成为全球领先的高质量无源光器件制造商和服务商。起浪光纤致力于基于自由空间光学技术和微组装技术的一系列无源光器件的设计、开发、封装和制造,主要产品包括无源波分复用器件、光开关、高密度光连接器件、光放大器、光分路器和微光学器件等。

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