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xWDM无源波分5G前传解决方案

2020-11-2 15:01:18  69 5G前传 xWDM
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5G前传无源WDM系统主要用于解决C-RAN架构中DU-AAU间光纤拉远,传输光纤资源缺乏的问题,通过在DUAAU侧部署无源波分复用器,再使用配套的彩光模块替换无线设备上原有的灰光模块,从而提供不同波长的业务光信号,两侧的无源波分复用器再将不同波长的业务光信号复用在一根光纤上进行双向传输,取代光缆敷设,为运营商提供一种低成本、高性能的光纤扩容解决方案。
5G前传无源方案采用WDM技术,主要配置产品为无源波分器件和10G/25G彩光模块。针对不同的需求,5G无源WDM有点对点和WDM-PON两种连接方案。根据实现波长的不同,又存在CWDMDWDMLWDMMWDM四种波长配置方案。
5G前传连接方案无源点对点WDM方案
无源WDM方案采用无源合分波器搭配彩光直驱,DUAAU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AAUDU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。
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OLTONU之间,实现波长分配。OLTONU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。
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。以上两种5G前传无源方案均能满足5G前传带宽、时延、传输距离等性能指标要求。



基于高带宽应用场景, 以及中国移动2.6GHz频谱160MHz带宽和中国联通、中国电信共建共享方案200MHz频谱带宽的需求,在前传解决方案中单个基站需要12个波长。因此三大运营商的方案,都以实现12波为目的。根据实现波长的不同,存在4种方案
5G前传无源波长配置方案
CWDM:参考ITU-T G.694.2,通道间隔为20nm,支持18个波长;
DWDM:参考ITU-T G.698.4(G.metro),通道间隔为100gHz50GHz,支持40/80个波长;
LWDM:参考IEEE 802.3,通道间隔为800GHz,扩展后支持12个波长;
MWDM:基于CWDM的波长进行左右偏移,采用非均匀的波长间隔,支持12个波长。
CWDM方案
CWDM18个波长选择,但是中间的6波由于早期光纤存在水峰效应,产业链供给相对空白。CWDM方案中的前6波(1270nm-1370nm)可采用无制冷DML激光器和PIN探测器的低成本配置,并且具有成熟的产业链支持,具有非常大的优势,可以很好地满足6波基站需求。
不过,在面临12波应用需求时,CWDM方案的后6波(1470nm-1570nm)色散代价较大,需要采用EML激光器或APD探测器来保证相同的链路功率预算;因此,在面临12波的应用需求时,该方案在成本控制上有较大难度,或者部分波长没有成熟的产业链支持。
针对CWDM方案,起浪光纤推出5G CWDM OMUX无源波分复用模块用于5G前传网络的AAU侧和DU侧。包含6个或12CWDM波长(1271nm-1371nm1271nm-1371nm1471nm-1571nm)超低色散粗波分复用通道,用于支持5G前传网络的业务承载。该产品系列基于薄膜滤波(TFF)技术,具有超低的插入损耗、超高的热稳定性和可靠性,为5G承载网的CWDM系统或WDM-PON网络应用提供了高带宽容量的低成本解决方案。搭配易飞扬25G CPRI CWDM SFP28系列光收发模块该模块共有12CWDM通道,包括前6波扩展级系列和后6波工业级系列,传输距离最高可达10km
DWDM方案
DWDM方案包括两种不同的实现手段:一是采用波长可调谐光模块,该方案具有端口无关、波长自适应等优点波长可调谐范围包括6波、12波、20波和40波等,一款光模块可以满足所有应用场景的需求,但可调谐光模块的高成本成为其推广、应用于5G前传的瓶颈。业界现在也在积极开发低成本的窄带可调光模块,目前相关产品还处于验证阶段。
二是采用固定波长光模块,该方案可以支持48/96波,但整体运行维护更加复杂。DWDM波长处于色散代价较高的区域,激光器仅能使用EML激光器方案,成本较高。其低成本的窄带可调方案仍处于验证阶段,无法在短时间内推向市场。
起浪光纤的5G DWDM OMUX无源密集波分复用模块用于5G承载网光传输的中心局终端
COT)和远端终端(RT)应用场景。该产品基于薄膜滤波(TFF)技术制造,包含6个或12DWDM波长(CH38~CH43CH26~CH37)的低色散通道该产品基于薄膜滤波技术,具有超低的插入损耗、超高的热稳定性和可靠性,为5G承载网的DWDM系统或WDM-PON网络应用提供了高带宽容量的低成本解决方案。搭配易飞扬的工业级25G CPRI DWDM SFP28系列光收发模块,可选44DWDM通道,传输距离最高可达10km
LWDM方案
LWDM方案中的波长色散代价很小,采用PIN探测器接收就能很好地解决10 km甚至15 km的传输,但是目前LWDM方案仅有8个波长较为成熟。中国联通、中国电信共建共享5G基站,共站频谱带宽达到200MHz,需要12波的解决方案,为此业内推出过多种方案,例如LWDM+CWDM混合、LWDM等距扩展配置等,最终选择按照800GHz通道间隔上下扩展实现。
虽然在工温应用中,需要TEC控温来实现波长稳定,但此配置的8个波长激光器的产业链成熟。4个新扩展波长激光器,有一个借用CWDM 1291nm,其余3个可在原有LWDM波长基础上扩展得到,因此在芯片技术方面不会有太多问题。但也需要产业链上游重新设计芯片,也存在规模化与成本之间的博弈。目前,中国电信正在组织产业链上下游进行LWDM的研讨和开发,在2020年下半年完成在网的测试验证。
基于LWDM方案,起浪光纤提供5G LAN-WDM OMUX无源波分复用模块用于5G承载网光传输的中心局终端(COT)和远端终端(RT)应用场景。该产品基于薄膜滤波(TFF)技术制造,包含6LAN-WDM波长(1286.66nm1291.10nm1295.56nm1300.05nm1304.58nm1309.14nm)的低色散通道,用于支持5G前传网络的业务承载。该产品基于薄膜滤波技术,具有超低的插入损耗、超高的热稳定性和可靠性,为5G承载网的LAN-WDM系统或WDM-PON网络应用提供了高带宽容量的低成本解决方案。
易飞扬的25G CPRI LWDM SFP28系列光收发模块搭配使用,可选12个通道,传输距离达20km;与25G CPRI LWDM SFP28 ER搭配使用,支持9LAN-WDM通道,传输距离高达40km可满足部分LWDM方案需求。
MWDM方案
MWDM是中等波分复用。这是中国移动的最爱,随着它的半有源前传方案(也称Open WDM)一起提出的。
MWDM方案在CWDM方案的前6波成熟产品的基础上,通过将这6波分别向左或右平移波长,从原有的6波扩展成12波。MWDM方案可以借鉴CWDM方案中DML激光器的成熟设计经验及工艺控制手段,激光器芯片的设计和制造难度不大,但是芯片重新设计的成本需要时间与规模化的应用来降低,器件设计也需要增加TEC温控来控制波长漂移,这是MWDM方案必须面对的问题。目前,中国移动正在组织产业链上下游进行MWDM技术方案及器件的研讨和开发。
这种方案既重用了CWDM的产业链,也能够满足中国移动自己的10km前传距离需求,同时也节约了大量的光纤资源,可谓一举多得。
针对MWDM方案,起浪光纤也提供有5G MWDM OMUX无源波分复用模块采用超低色散粗波分复用通道,可以提供12通道,用于支持5G前传网络的业务承载。该产品系列基于薄膜滤波(TFF)技术,具有超低的插入损耗、超高的热稳定性和可靠性,为5G承载网的MWDM系统或WDM-PON网络应用提供了高带宽容量的低成本解决方案。

不同的xWDM技术各有优缺点,当前主要的技术方向是6通道采用6波长CWDM配置;12通道采用12波长MWDM/LWDM配置;DWDM波长可调谐方案因为具有端口无关、波长自适应特性等其他方案无法取代的优点,所以后续如果低成本可调谐激光器技术成熟,DWDM方案也将是比较合适的选择。
原文链接:https://cn.growsfiber.com/5g-fronthaul-passive-xwdm-solution.html

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