1、無源波分前傳方案簡述

無源波分采用WDM技術，將BBU/DU至不同RRU/AAU的電路采用不同的波長合路到一根光纖中傳輸。例如，一個4G宏站某個頻段的S111站共3個RRU，BBU至RRU的收發端口數共6個，在BBU側和RRU側各采用1個6路的OTM(光終端復用器)就可以將BBU和RRU間的收發信號合路到一根光纖中傳輸，如圖1所示。

圖1 無源WDM前傳方案

由于OTM是無源器件，故各業務端口光模塊需采用不同的波長，即彩光模塊。無源波分系統包括OTM和彩光模塊2部分，使用時需將BBU/DU或RRU/AAU標準波長(常用的1550nm或1310nm)的光模塊(俗稱灰光模塊或白光模塊)替換成相同速率的彩光模塊。

無源波分支持的組網結構分為雙星型(見圖1)和總線型(見圖2)。無線前傳主要使用雙星型組網，總線型主要用于高速公路、高鐵、隧道等場景的覆蓋。

圖2 無源波分的總線型組網結構

系統支持的業務主要和光模塊有關，以10Gbps彩光模塊為例，支持包括：基站前傳業務(Option1～7)、以太業務(GE/10GE)和SDH業務(STM-4/16/64)。

2、系統模型及波長分配

系統用于承載無線前傳業務時，主要采用6合1(即1根光纖傳輸6個波長)、12合1和18合1模型;用于其他業務承載時，還會用到8合1模型。

由于CWDM最大支持18個波長，故系統最大支持18合1的模型，超過18合1的模型則需使用DWDM。常用的模型使用的波長如表1所示。

表1 無源波常用模型的波長分配表

盡管表中的波長均可使用(非G.652D光纖應避開1371、1391nm和1411nm波長)，為便于管理，建議波長的選擇應統一。

3、系統的光功率預算指標要求

由于BBU/DU與RRU/AAU間的光纖網絡一般是結構復雜的ODN(光分配網)，故BBU/DU和RRU/AAU的光功率預算除考慮光纜線路的長度因素外，還要考慮光鏈路中OTM的插損和活接頭的數量。OTM的插損見表2。

表2 OTM插損參考表

通常，市區BBU/DU與RRU/AAU間的光纖鏈路長度一般不超過10.0km，鏈路中的活接頭數量約8個，則系統的光功率預算需滿足表3的要求。

表3系統的光功率預算表

若光纖鏈路長度、活動連接器數量或OTM插損與表3中有較大偏差，應重新計算。

4、彩光模塊的光功率參數

當前，多數廠商用于無線前傳的光模塊依然采用的是WDM設備用光模塊的標準，在使用中存在以下幾方面的問題：

(1)光模塊的光功率預算按傳輸距離分成10km、20km、40km和80km幾種規格，但這一分類標準因未考慮ODN網絡的復雜性和OTM的插損，并不適合在無線前傳中采用。例如，10km和20km光模塊的光功率預算(光功率預算=平均發送光功率(最小值)-最大接受靈敏度-最大發生和色散的代價)只有10dB和12dB，顯然無法滿足系統的光功率預算指標要求，雖然并不妨礙系統的開通，但系統的光功率維護余量幾乎沒有，不利用網絡日后的維護。

(2)不同廠商生產的光模塊光接口參數有較大的差別，即使是滿足同一光功率預算的光模塊，各廠商光模塊的“平均發送光功率(最小值)”、“最大接受靈敏度”指標也有超過2dB的差別，這就給光模塊的互換性帶來很大的麻煩。對用戶來說，將不得不為每一廠商的光模塊留有維護備件。

(3)光模塊的使用溫度范圍為-20℃～+70℃，由于RRU/AAU一般安裝在室外，在極端天氣下可能會影響使用。

為解決這些問題，工信部發布了《無線基站BBU與RRU互連用SFP/SFP+光收發合一模塊(YD/T3131-2016)》技術標準，在該標準中，光模塊的推薦使用溫度范圍擴大到了-40℃～+85℃，并且建議了彩光模塊的光接口技術指標。例如，用于4G前傳的彩光模塊部分指標如下：

表4 用于4G前傳的彩光模塊光接口部分指標

根據這一標準，中距、長距光模塊的光功率預算分別為13.6dB和20.1dB，按表3中的模型計算，最小傳輸距離分別為9.3km和21.6km，可以滿足絕大多數場景的傳輸需求。但也應注意，當鏈路的實際衰耗太小時，光功率很容易過載。

5、基于DWDM技術的無源前傳方案

CWDM技術最多支持18合1的模型，超過18波(當前最大使用24波)則需使用DWDM技術。

DWDM系統一般不以中心波長作為主要參數，而代之以中心頻率。24波系統使用的中心頻率分別為：192.1THz～193.2 THz、193.17THz～194.8 THz，波道間隔為100GHz，對應的波長范圍為：1560.61nm～1551.72nm和1546.92nm～1538.98nm。

基于DWDM方案的投資較大，大約是CWDM方案的數倍;涉及的光模塊類型多，可能會給維護帶來不便;是否有必要采用值得商榷。

6、面向5G的挑戰

僅從技術上分析，無源波分技術完全可以用于5G前傳，但商用初期可能面臨以下挑戰：

(1)彩光模塊的價格。5G前傳將采用25Gbps的光模塊，商用初期如果相應的彩光模塊價格過高，則會影響方案的實施;例如，1個S111站共需替換12個彩光模塊，若每個彩光模塊3000元，則總投資超過3.6萬;如果具備管道或桿路資源，新放5公里24芯光纜的造價也不超過3.6萬元;無源波分的成本將高過光纖直連的成本。

(2)彩光模塊的產業鏈成熟情況。無源波分方案中將使用到多個波長的彩光模塊，具體到某一波長的彩光模塊，其市場需求量尚不足灰光模塊的數十分之一，在商用初期，產業鏈可能難以跟上。

(3)傳輸距離受限。當系統速率達到25G時，系統的傳輸距離將受光纖色散的影響較大，傳輸距離據估算將不超過8km。

(4)受低成本有源前傳方案的挑戰。低成本有源前傳方案采用低速的光模塊進行高速傳輸，在4G/5G混合承載的場景中，價格將會對無源波分方案形成挑戰。