5G建設中CWDM的應用

引言

WDM（wavelength Division Multiplexing）波長分波多工，是將一系列載有資訊、但波長不同的光訊號合成一束，沿著單根光纖傳輸；在接收端再用某種方法，將各個不同波長的光訊號分開的通訊技術，簡單來說就是在一根光纖上傳輸多路訊號。

波長分波多工分為有源波長分波多工和無源波長分波多工，後者的建設成本低廉，可解決光纖資源緊張的問題，由純光路器件構成，較有源WDM方案故障率更低，但出現故障後難以定位。下面主要介紹無源波分模組，如下圖。

CWDM（Coarse WDM）稀疏波長分波多工，早期的時候，技術條件有限，波長間隔會控制在幾十nm，通常是20nm。波長範圍在1270-1610nm之間。
DWDM（Dense WDM）密集波長分波多工，波長之間的間隔越來越短，到了幾nm級別，通常是8nm。波長範圍在1530-1625nm之間。

CWDM光模組和DWDM都屬於無源波分，CWDM與DWDM主要體現在硬體成本和運營成本兩方面。CWDM萬兆光模組的最大功耗為1.2W，而DWDM萬兆光模組在0~70℃工作溫度下的最大功耗為1.5W，在-40-85℃工作溫度下的最大功耗為1.8W，因此相對來說CWDM系統的功耗低於DWDM系統的功耗。DWDM加入了冷卻、波長鎖定等技術，在成本方面增加了不少，目前CWDM系統成本一般只有DWDM系統成本的30％。所以在建設5G網路時，為了減少成本，大多使用CWDM的無源波分方式。

為什麼要引入無源波分

為什麼要引入無源波分呢？在開始這個說這個話題之前，先提一下前傳，如下圖。左邊為4G的架構，右邊為5G的架構，其中CU主要包括非實時的無線功能，DU裝置主要處理物理層功能和實時性需求的功能。而5G中AAU和DU之間的資料傳輸就稱為前傳，前傳中常採用的方式有光纖直驅和無源波分兩種。

5G網路採用3層組網架構，從CU-DU-AAU，DU到AAU之間進行訊號前傳，在單獨建設5G時，假如按照一個站點三個磁區來算，DC和AAU之間如果採用光纖直驅的方式至少需要6芯光纖，如果採用1：6無源波分方案則只需要1芯光纖就可以建立網路。使用1芯光纖可以實現3路業務的傳輸，大大降低了光纖的需求。假如 4G和5G混合組網，按照每個站點3個磁區來計算，如果是光纖直驅那就需要12芯光纖，如果採用12波的波長分波多工器，只需要一芯光纖出局就可以了。

5G中如何應用無源波分

無源波分通過彩光模組實現發射光工作於不同波長，無源波長分波多工器實現不同波長訊號的合波分波，如下圖。CWDM 複用器應放置在 AAU側，CWDM 解複用器應放置在 DU/BBU側。

無源波分光模組有25G和10G兩種，前者的傳輸距離有10km、15km光模組，城區站點一般採用10km光模組，偏遠站點採用15km光模組。後者主要有10km、20km、40km光模組，同樣城區一般採用10km光模組，偏遠站點採用20km光模組。無源波分採用不同的色標樣式及色號區分不同傳送波長的光模組，CWDM雙纖雙向光模組分為半色和全色兩種。

6波25Gb/s CWDM雙纖雙向光模組的色標樣式及色號如下：

12波25Gb/s+10Gb/s CWDM雙纖雙向光模組的色標樣式及色號如下：

6波長承載5G基站時，1271nm、1291nm、1311nm 的25Gb/s CWDM 光模組依次用於5G基站第 1、2、3 小區基站側的光傳送，1331nm、 1351nm、1371nm 的 25G CWDM 光模組依次用於5G基站第1、2、3小區 BBU側的光傳送，1271nm 和 1331nm、1291nm 和 1351nm、1311nm 和 1371nm 成對使用。連線示意如下（黃色光纖為TX, 藍色光纖為RX）。

12波長承載5G基站時，前6波採用25G CWDM光模組，用於承載5G前傳，後6波採用10G CWDM光模組，用於承載4G前傳或2.1 NR前傳。前6波的波長使用方法與6波長CWDM系統保持一致；後6波中1471nm、1491nm、1511nm的10G CWDM光模組依次用於2.1G基站第1、2、3小區RRU的光傳送，1531nm、1551nm、1571nm的10G CWDM光模組依次用於2.1G基站第1、2、3小區BBU的光傳送，1471nm和1531nm、1491nm和1551nm、1511nm和1571nm成對使用。

波長分波多工示意圖如下：

波長分波多工器實物圖如下：