5g第一阶段标准组网方式（5G前传方案详解）

前传方案在4G建设时期也是讨论的较多，当时也有基于光纤直联（灰光方案）和波分复用技术的方案，同时也面临是3G/4G混传、4G独立建设等前传问题。同样，在5G前传方案中，当前讨论比较多也有光纤直联（灰光方案），只不过波分复用方案变种较多，从原来的CWDM粗波方案，到LWDM和MWDM，给人的感觉就是眼花缭乱，而且同样面临4G改造5G混传的问题。今天我们就来聊一聊吧。

（一）采用光纤直联灰光方案

首先强调一点光纤直联并不是说不要用光模块，而是采用灰光模块。在光纤资源丰富的区域，这个方案在前期开通是较为方便的，不需要增加任何传输设备，BBU与天线RRU之间通过1310nm的灰光模块对接（关于灰光与彩光，可以去看前期写的文章“认识光”）。

如果此时采用的是我们双纤双向系统，按照一个基站3个方向共3个AAU来算，一收一发，共需要3个光模块，6根光纤。考虑一个BBU池带6个基站的情形，如下图所。对一个接入环来说，从AAU侧到CO机房之间是端到端的需要6芯，那至少就需要36芯的光纤。

因此双纤双向方案对光纤资源的消耗，是一件恐怖的事情，特别是光纤资源靠租的运营商，将导致极大的前期投资。另外从时间同步要求来看，相比4G需要1588时间同步，对5G来说，单纤双向是其前传关键能力的关键要求。

因此呢，我们就从收发的光模块着手，把双纤双向改为单纤双向的光模块BiDi，也就是光模块数量没有变，仍然是BBU的1个端口和1个AAU各1块光模块，只不过是收发波长都在同一芯光纤中传输。在5G 25G的单纤双向光模块，采用1270nm/1330nm波长，这个波长与10G的单纤双向光模块的波长一样。在这里要注意，如果BBU端用的是1270nm/1330nm波长，那么在AAU端就必须用1330nm/1270nm波长的光模块。采用BiDi单纤双向，就可以节约一半的光缆资源。

以上光纤直联方案优势就是无需额外的传输设备，前期投资低。缺点是光纤资源消耗仍然很大，同时无有效的保护链路和运维管理能力，中间哪里出了点问题，只得靠无线侧或者人工来找了。

既然光纤直联方案对光纤资源太浪费，那我们就用波分复用方案吧。波分复用分为CWDM（粗波分）和DWDM（密集波分）两种。DWDM的成本相对较高，同时在前传5-10km的传输需求下，用DWDM有点大材小用的感觉。下面我们来看一看CWDM方案是怎么回事。

（二）采用CWDM无源方案

5G前传CWDM方案其实是一个彩光无源方案。方案的特点就是在靠近AAU基站侧和DU机房侧配置一组无源合分波器。当采用双纤双向时，三个AAU业务各通过一对光纤，被基站侧的分合波汇聚到一对光纤中。这就较大程度上节省了配线与主干光缆的光纤资源。如下图。

从上图可以看出，AAU到对接基站侧的合分波器件采用的双纤双向，也就是收发采用的是相同波长，收发必须各占用一根光纤，当然也只需要3个波长。在目前的5G前传建设中，就像前面强调的，单纤双向是5G前传的关键性技术要求。目前，采用25G单纤双向BiDi光模块方案比较普遍。配置的光模块收发波长不一样，每个AAU便可以只需要一根光纤，然后再通过分合波器件汇聚到一根光纤中。这相比上面的双纤双向方案又节省了一半光缆。在这里，单纤双向时，就需要6个波长，也就是当前讨论比较多的6波CWDM方案。

这里的6波的波长怎么选？综合成本和性能考虑，目前比较成熟的25G光模块中，常用的是1271、1291、1311、1331、1351、1371这6个波长。

这6个波长在频谱中的位置，其中前5波是属于O波段，第6波属于E波段。为什么会采用CWDM这6个波长?

主要原因还是因为CWDM的20nm波长间隔带来很大的温度适应性。目前常用的激光器是一个温度敏感性器件，在项目投标中都会对业务单板的工作温度有要求。以G.652D光纤为传输介质为例，市场上常用25G光模块，它的工作温度范围从-40到 85摄氏度。这个跨度足足有125度，而光模块DFB激光器的波长对温度的漂移大概是0.1nm/℃。也就是说125度会造成12.5nm的波长偏移。所在当采用20nm的CWDM波长时，是有足够的隔离度的。而反映在光模块中，也就不需要专门的TEC温度控制器，在成本上也有优势。

从色散控制角度来看，1271-1311nm的色散代价约为1dB，1331nm的色散代价约为3dB，根据激光器发光功率估算，通过PIN接收器（最大约-14dBm接收灵敏度）也是可以满足需求的。但是，对于1351-1571nm，色散代价达到4.5dB，PIN管就显得力不从心了，因此就必须用性能更好的APD管来补偿色散代价，好的性能意味着更高的成本。

以上是基于完全新建5G的情况，3对波长就能满足需求。但实际上，当前4G网络仍然并且长期是主力。就无法避免的与4G基站共站的问题。我们同样按照一个基站3个4G的RRU天线考虑，加上5G的3个AAU，一共就需要6对光模块。

对于BiDi单纤双向，还需要另外6个波来实现前传。当前主流的是增加CWDM的后6波。

这样的结果就是，发端采用成本较高的EML激光器，并在收端采用APD管，从而进一步推高成本代价。以上就是基于CWDM的12波5G前传方案。

（二）采用LWDM 12波半有源方案

为了加快5G的部署，同时也为了节省费用，能利旧的我们就尽量复用。LWDM 12波前传彩光方案就是在这样的情形下提出来的。LWDM的全称是LAN-WDM,符合IEEE 802.3BA标准,按照800GHz对O波段的频谱进行划分，共有8个标准波长。在4*25G QSFP28 LR4光模块中，采用4路LAN-WDM波长。这4个波长分别是LWDM标准的前4波.

前4波：

1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58nm, 1309.14nm。

后4波：

1273.54nm, 1277.89nm, 1282.26nm, 1282.66nm。

但是这上面也才8波，另外4波从哪来呢？后4波是复用CWDM的4个波长：

1269.23nm，1332.41.nm，1313.73nm，1291.10nm。

从上面的图上我们看得出，LWDM的波长间隔比CWDM(20nm)的波长间隔要窄，而且全部位于1310nm附近的低色散区域，这也就是说，在接收端，光模块可以用PIN管就能满足传输要求。同时由于波长间隔变窄了，就必须要比较大的波长偏移，为了满足-40度 85度的环境要求，TEC温控就变得不可少了。

这里与纯CWDM方案相比，成本上并没有太多优势。CWDM由于波长间隔大，不用TEC，而LWDM波长间隔小，要用TEC；CWDM后两波色散大，需要APD接收，而LWDM由于中心波长都处于较低色散带，只需要PIN接收。

（三）采用MWDM 12波半有源方案

MWDM是中移动提出来的，也是为了满足当前急迫的5G部署需求，复用了部分CWDM部分波长。其方案主要包括AAU彩光模块、AAU侧无源波分复用器、DU侧的有源WDM设备。既包含了有源的彩光模块和有源的WDM设备，又包含了AAU侧的无源的波分复用器。也就是说，MWDM也是一个半有源的WDM方案。

那么MWDM又如何实现12个波长呢？

在复用25G CWDM 前6波的基础上，通过增加TEC温度控制，左右偏移3.5nm波长形成12个波长，具体如下：

其中前8个波长搭配DML PIN TEC，后4个波长搭配DML APD TEC。从这里我们可以看出，发端采用DML，但在收端的APD和TEC，一个都不能少。所以，从成本上来说，MWDM比前面两种方案，没有优势。

但撇开成本来说，由于局端是有源设备，可以提供告警性能检测，什么光纤故障定位也可以实现，支持模块级监控，也就是说远端模块故障可监控。另外，因为是有源，可以通过检测光功率等变化，来提供光线路1 1保护。这些优点是LWDM和CWDM无法实现的。

总结

最后，对以上5G前传采用波分复用的方案用一张表来总结：

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