5G前传波分技术方案有哪些？

5G大规模建设将对基站光缆资源、投资、维护管理方面都造成巨大的压力。5G前传作为5G承载网重要部分，方案选择将直接影响运营商的投资和建设效率等。其中波分复用方案优势显著，成为5G前传的主流方案。
 
本文通过详细分析5G前传业务需求变化，针对现有前传波分技术多样化的状况，从承载能力、维护能力、成本预算等角度进行分析，提出了5G前传承载方案建议。为缓解前传资源消耗、降低5G前传网络建设投资、提升前传承载效能提供支撑和参考。
 
目前业内主流前传波分解决方案主要包括无源CWDM、半有源Open－WDM和PAB－WDM方案。
 
无源CWDM

无源CWDM系统包括固定波长的CWDM彩光模块和合分波器。组网方式如图1所示，彩光模块直接安装在DU和AAU设备上替换原有灰光模块，外置基于TFF技术的CWDM合分波器，采用单纤双向方式满足时延、同步的对称性。采用ITU－TG．694．2标准规范的18个波长。主流的无源CWDM方案分为1：6／1：12，支持级联组网。

图1：无源CWDM方案

无源CWDM技术成熟，纤芯收敛能力强，对于共享站可采用叠加1：6或1：12方案，仅需1～2芯主干及配线光缆，可大幅节省纤芯需求，降低开站配套成本。
 
目前25G CWDM彩光模块使用直调激光器DML＋PIN方案，波长间隔20nm，对于商业级温度应用场景，其具备足够的温度漂移空间，不需TEC模块，成本较低。缺点是运维不便，一方面采用固定波长，波道规划相对复杂、光模块所需备件较多，另一方面维护界面不清，缺少OAM机制。同时长波长色散产生的功率代价较高，易导致功率预算不足，影响传输距离。光模块可采用EML＋APD方案进行功率补偿，但将大幅提高光模块成本。
 
Open－WDOpen－WDM方案为半有源方案，局端部署有源WDM／OTN设备，尾端为嵌入至无线设备的彩光模块。
Open－WDM基于MWDM技术，属波长创新方案，波长范围1260～1380nm，重用了25G CWDM的前6波，利用激光器波长随温度发生偏移的特性，采用温度调谐将前6波左右各偏移3．5nm形成12个波长，此时中心波长间距为7和13nm非等间距交替。光模块技术方案采用DML＋PIN／APD方式，需要增加TEC模块。
 
其最大优势在于理论上可重用CWDM产业链，具有一定成本优势。尾端光模块采用光层调顶技术，具备一定的OAM能力，利用调制信息传输中心频率、告警等，支持OLP1＋1保护。该技术方案标准尚未完善，且目前利用TEC完成激光器波长偏移的产业链尚不成熟，暂不具备商用条件。

图2：Open－WDM方案

PAB－WDM

基于可调谐光模块的波长自适应接入型WDM（PAB－WDM——Port－Agnostic Bi－direction alaccess WDM）方案，由头端、尾端及合分波设备构成。根据实际应用场景，PAB－WDM系统具有灵活的设备形态，包括有源、半有源、无源形态。考虑到成本及OAM问题，前传应用的主流形态将采用半有源方式，局端采用固定波长的有源设备，尾端采用可调光模块与合分波器。ITU－T已发布PAB－WDM标准，标准号为G．698．4。

图3：PAB－WDM方案

PAB－WDM基于DWDM技术，具备丰富的波长资源，最大支持40波。其特有的低成本宽范围可调激光器技术具备端口波长无关、自动适配能力，尾端设备（TEE）可自动将其光模块工作波长调节至所连OD／OM或OADM端口简化配置、提高业务开通效率。
 
PAB－WDM同时设计了支持基于系统规范的消息通道（HT?MC和THMC）的OAM功能，可实现对尾端无源光模块的管理。此外WDM方案基于L0传输，天然具备低时延特性。采用半有源形态安全性高，具备OLP1＋1保护能力。但可调激光器成本稍高，商用进度仍有待推进。

前传波分承载方案比较

从业务需求的角度，各方案均能满足5G前传承载基本需求，但各有优劣，表1为前传承载各方案比较。在设备形态上，无源方案成本最低，部分场景甚至优于光纤直驱，但缺少保护手段及OAM机制，无法实现前传网络自动管控；半有源方案局端有源可管控，尾端通过光层调顶或消息通道机制实现管理，若采用可调光模块技术可简化运维及配置工作，但成本会稍有增加。

表1：WDM前传方案比较

基于WDM技术方案对比如表2所示，CWDM采用DML＋PIN技术方案，成本最低，但长波段功率预算不足，传输距离受限，功率补偿成本提高；LAN－WDM采用O波段，色散代价低、成本适中，但目前波道资源有限，主要是日韩在用；DWDM波长资源丰富、扩展性强，0．8nm间隔可调，成本最优；MWDM利用TEC调节波长扩展了CWDM的前6波，具有产业链优势，但其后4波成本仍较高。

表2：WDM波长方案比较

应用建议

5G规模建设后，运营商前传承载需求接近百万量级，末端站任何一点的成本波动对整体投资都会产生较大影响。当前前传承载技术种类繁多，在考虑5G建设方案时，应在满足业务需求的前提下，尽量减少非必要功能并保留一定的可扩展性、可维护性，考虑TCO成本最优化。
 
5G共站址建设时，无源CWDM具备比较明显的价格优势，5G初期可作为过渡方案进行前传承载，适用于城区等接入距离较短的场景。PAB－WDM、Open－WDM采用半有源方案时既降低了成本，又具备1＋1保护及OAM等有源方案的优势，但设备仍处在开发测试阶段，可作为5G成熟期的备选方案。