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5G前传光模块解决方案对比

前传承载方案主要包括传统的光纤直驱方案、有源WDM/OTN方案、无源WDM方案和半有源WDM方案。

运营商前传方案的选择考虑的主要决定因素包括基站接入方案和传输综合成本等,其中传输综合成本有传输设备(含光模块)的成本、光纤光缆采购铺设维护成本等。5G前传对承载网的带宽和时延均提出了更为严苛的要求,目前优先使用25Gbps eCPRI接口,时延要求低于100µs。前传承载方案主要包括传统的光纤直驱方案、有源WDM/OTN方案、无源WDM方案和半有源WDM方案。

光纤直驱方案

双纤双向的5G前传光纤直驱方案中,DU与AAU直接相连,每个AAU需与DU连接两根光纤实现收发,共需使用6根光纤和12个10G/25G灰光模块。此方案适用于短距离的D-RAN场景,产业成熟,主流模块商均已支持,已具备量产能力,光模块成本较低,但耗费光纤资源较多。为节省光纤资源,业界提出了集成波分复用功能的25Gbps BIDI解决方案,AAU与DU双向数据信号采用不同波长在一根光纤中传输,可以节省一半光纤资源,但对于5G场景,光纤资源消耗还是太多,并对DU侧光纤管理提出了更高的要求。

光纤直驱

有源WDM/OTN方案

对于纤芯资源紧张的C-RAN场景,可以采用有源点到点WDM/OTN方案,通过引入新建有源WDM/OTN设备或利旧4G的WDM/OTN设备,将距离长达10km的传输通过一根光纤承载,有效降低光纤成本。方案引入了两个WDM/OTN设备,OTN可提供丰富的操作管理和维护(OAM)和故障诊断功能。AAU与户外WDM/OTN设备间、DU与接入WDM/OTN设备间仍需各通过6根光纤进行连接,但由于距离较短,纤芯资源较低,同时只需24个25G灰光模块,无需彩光模块,工作环境要求交宽松,避免无线设备进行波长分配和管理。OTN承载方案具有更多的保护技术,但设备成本高,建网投资大。

有源WDM/OTN方案
无源存在点对点WDM和WDM-PON两种方案

无源点对点WDM方案

无源WDM方案采用无源合分波器搭配彩光直驱,DU和AAU上采用彩光模块,在DU前端和AAU节点分别配置光合分波器和光分插复用器,利用WDM技术可以大幅降低光纤资源消耗。WDM设备对前传业务进行透传处理不会引入时延,但AAU与DU的波长在物理层上是点对点连接,需要进行复杂的波长规划。在AAU基站直接使用彩光模块会对基站管理提出要求,功率预算也是需要考虑的关键指标。

无源点对点WDM方案

WDM-PON方案

WDM-PON是一种宽带接入网演进技术,此系统中光线路终端OLT部署在DU侧,可提供多个不同波长的光源,实现控制、交换和管理功能。光网络单元ONU部署在AAU侧提供特定波长。OWDN(光波长分配网络)部署在OLT与ONU之间,实现波长分配。OLT与ONU之间使用预先设计的波长工作,但在多波长情况下采用特定波长光源ONU种类过多,易造成仓储问题,因此目前基于无色ONU技术方案是WDM-PON系统的主流,但技术成熟度仍处于较低水平。

无源WDM-PON方案

半有源WDM方案

半有源WDM承载方案在AAU侧使用彩光模块,经过无源波分复用器后在一根光纤中进行传输;DU侧采用有源WDM设备将前传的彩光信号进行转发,并对AAU的彩光模块进行运维。该方案虽然兼顾了节省光纤资源与适当运维,但仍会对AAU基站管理提出要求,彩光模块的功率预算仍是关键指标。

半有源WDM方案

5G前传方案涉及巨大的建网投资,同时占用大量光纤资源,方案的选择对各个部署点的资源占用和建设周期都有突出影响。以上五种前传方案均能满足5G前传带宽、时延、传输距离等性能指标要求,但具有不同的技术特点,在建设成本、建设难度和维护成本等方面均有差异。

5G前传方案对比
综上所述,对比当前主要的5G前传方案的研究进展可知,半有源方案平衡了建网成本和后期运维,并在大幅降低光纤使用量的同时具有一定的运维能力,未来有望成为5G前传建网的主流方案。

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