全无源OBandCWDM光纤资源的耗尽方案详细介绍

　　对低成本 O-Band 高速彩光光模块、全无源 / 全彩光的 WDM 双星形结构设计、远端无源而仅在局端增加有源保护板来实现 OLP 保护的新机制进行了研究。提出的创新 WDM 前传设备及产品方案具有可野外安装、可灵活部署、低成本、高可靠性等技术优势。

　　5G 前传面临光纤资源快速耗尽的窘境

　　根据 3GPP 5G RAN 功能切分，5G 重构为 AAU、DU 和 CU 多级架构，与此相对应的传送网的网络部署可分为前传、中传和回传。围绕 5G 新无线技术的普及使用，对前传网最本质的需求已明确为大粒度 25Gbit/s 的高速高效直连透传。 5G 前传网络主要有分布式无线接入网（D-RAN）和集中式无线接入网（C-RAN）两种部署模式，D-RAN 模式就是传统的一体化基站的部署模型，而其中新型的 C-RAN 又可细分为 C-RAN 小集中和 C-RAN 大集中两种部署模式。与 4G 相比，5G 所使用的频率更高，单基站覆盖范围较 4G 小很多，这意味着 5G 网络要达到与 4G 网络相同的覆盖能力就需要更多的基站以更密集的方式进行覆盖。如果大量密集的基站直接使用光纤直连来解决覆盖问题，那么就需要耗费大量的光纤纤芯资源和管孔 / 管道的敷设资源。 5G 基站接入光缆的一个非常普通的综合业务接入区的组网情况如图 1 所示，一个综合业务接入区常规情况下包含 2 个汇聚机房，4~6 个一级分纤点，6 个以上二级分纤点。当综合业务接入区光缆充足、AAU 和基站距离较近时，都可使用光纤直连的方式，这样可以利旧综合业务接入区光缆资源，接入方式可就近接入二级分纤点连接 DU；或者就近接入二级分纤点，再经过联络光缆（配线 / 主干光缆）连接 DU。而当已有光缆资源不能满足需求时，就需要通过新建光缆方式来连接 DU。
 

　　可见，5G 发展及 C-RAN 部署模式对于主配线光缆的最大冲击是纤芯资源消耗巨大。一般情况下，对于 4G/5G 基站业务，每个 BBU 有 3 个扇区，每个扇区分 D 频段和 F 频段，其中 D 频段设置 3 个载波，F 频段设置 1 个载波，采用单纤双向光模块和 D 频 IR 压缩技术后，每个基站点需占用 1×3×3=9 根纤芯。若一个机房内部署 10 个 BBU，则需要预留 90 根纤芯。对于室内分布和集客专线、家庭宽带业务，假设 1 个 C-RAN 区内有 2 个微网格，每个微网格内有 3000 户，通过测算 1 个 C-RAN 区内需要 120 根纤芯。若 4G 基站实行 RRU-BBU 双路由保护机制，5G 基站不实行双路由保护机制，则配线光缆纤芯需求为 8×9×1+2×9×2+120=228 芯，若 5G 也采用双路由保护，配线纤芯就需要 348 芯。这样一来，配线光缆就需要布放 288 芯以上的光缆，主干光缆就需要采用 432 芯以上的光缆了。在考虑到并非所有路由都需要保护的情况下，主干光缆均采用 288 芯光缆，围绕 1~2 个综合业务机房进行建设，覆盖 2~3 个 C-RAN 区。若主干光缆采用 432 芯光缆，可覆盖 3~4 个 C-RAN 区。从以上分析可以看出，5G 前传网络建设对光缆资源的挑战巨大。另外，针对 C-RAN 大集中的应用场景，如果仍采用光纤直连，传输距离也成为无法逃避的大问题，因此，为降低光缆建设成本，节省光纤消耗，就必须使用波分复用（WDM）设备来解决前传长距离传输和光纤耗尽问题。