一 前传背景
今年工信部发了5G牌照,商用是必须的。那就意味着5G前传方案必须要做出选择。
在前期,5G前传方案,主要是这么几种:
灰光,也就是光模块收发都只用一个波长,成本低,但一对儿模块就需要两根儿光纤,光纤的成本比较高。
后来就提出单纤双向的BiDi方案,发射一个波长,接收一个波长,二者共用一根光纤,这样的话,光模块成本增加一些但不多,光纤比灰光方案省一半。
灰光和BiDi,光纤的部署是和模块的数量是一一对应的,也就是说很难支持未来前传方案的升级。
再后来就提出彩光方案,从基站到局端,只拉一次光纤,这10km/20km的光纤动用一次市政挖沟动作,布上以后,光纤的事情就结束了。 那基站设备,你想用6波就6波,OK,想用12波就12波,想用哪几个波长就用哪几个波长,反正都是在你的基站小房子改造就行。
彩光方案的优点就是,光纤就布一根儿,提前开沟放进去,允许后期模块方案的各种改造与升级。
彩光方案中,分固定波长与可调谐波长两种。
可调谐波长,在骨干网和局域网用的比较多,用起来很方便,光模块拿到现场,调整一下波长就OK,一个特点,相当的贵。
固定波长,就是个妥协方案,激光器会比较便宜,但后期维护的时候很麻烦,报故障,师傅去维修,先带上一大摞所有波长的模块,看哪个坏了,赶紧的去换。各个地方备货,也得备齐,这种是部署的时候成本低,后期维护成本高。
小结一下:
现在运营商希望的是,首先能快速部署5G,其次能支持后期方案改动,最后希望成本尽量的低。
基于固定波长的彩光方案,就被提上日程。
二、前传彩光6波方案
为什么是6波长?
上图是5G前传6波的CWDM方案的波长
选择6波,是因为一个基站有三个扇区,一个扇区一个光模块,那就是一个基站需要三个模块
这三个光模块需要3个发射波长,3个接收波长,才能完成传输。
共计6个波长
为什么是20nm的波长间隔?
选择20nm的波长间隔,是因为一般模块的工作温度是-40到85度,有125度的温度跨度,DFB激光器是一个波长与温度相关联的器件,一般温度变化1度,激光器的波长产生0.08-0.1nm的漂移。
125度的温度跨度,会产生<13nm的温度漂移。 留一些余量,波长间隔设置为20nm,就允许激光器不用TEC,降低成本,给他足够的波长漂移的空间。
为什么是12xx-13xx 波长?
因为光纤传输有色散,色散会导致激光器付出额外的功率代价。通常,使用直接调制激光器,成本低,但是付出的代价大。
1310和1550是光纤传输的两个常用窗口,1310这个窗口的色散比较低,1550这一段窗口的色散大但损耗更低。
换句话说,骨干网传输1000-2000公里,用15xx波长,看中的是低损耗,而5G前传只传输10-20公里,损耗不是大问题,色散更重要,选择12xx-13xx的波长范围,可以用DML成本比较低,色散代价也能接受,而选择15xx的波长范围就必须选择EML,或者是MZM,成本很高。
小结:
选择6波,是因为5G一个基站需要三个模块,6个波长,这样一个基站是一组波长,拉一根光纤。
选择20nm的波长间隔,是因为不需要TEC来控制激光器的工作温度,降低成本。
选择12xx-13xx波长范围,是因为低色散窗口,支持DFB,(不需要EML),降低成本。
三 前传6波的接收机
用20nm做波长间隔,激光器的成本是低了,但是后两个波长1351和1371nm,波长比较偏,色散就比1310的略大一些,色散产生的功率代价略大一点点,需要用APD这种高灵敏度的方案来做功率补偿。
四 前传12波彩光方案
前传有5G,但实际上一个塔上,有4G信号,也有5G信号,4G一个基站 6个波长,5G也需要6个波长,如果未来更方便的基站兼容模式,就是12波彩光。
一个塔,用一根光纤。
现在再回看第一条,今年部署的急迫性。要推出12波的前传彩光方案,是需要马上能用的,重用产业链成了一个优先考虑的事情。
MWDM方案的提出,基于现实因素。在现有的CWDM6的基础上,左偏一组,右偏一组,OK,12波
五 前传12波彩光的两种思路
现眼下的急迫部署需求,使得运营商提出了MWDM的方案,主要是重用产业链。
重用产业链可以满足急迫性,没说一定要重用5G前传6波长的产业链啊,是不是?
重用其他的产业链,也可以满足急迫性,比如重用LAN-WDM的产业链。也就是LWDM的12波彩光方案的思路。
LWDM和MWDM主要区别在哪里?
LWDM的波长范围窄,可以全部放入更低色散的区域内,用PIN做接收就好。
而MWDM的12波方案,有四个波长需要APD做接收机。
这下子,就很尴尬了。
TEC需要成本,APD也需要成本。
CWDM 6波,波长间隔大,不用TEC,那有俩波长用APD,综合来说,还是便宜。
LWDM,波长间隔窄,能省掉APD,但得用TEC,与CWDM6波方案来比,没什么成本优势。
重点来了,MWDM12波,波长间隔半长不短,既不能省掉TEC,也不能省掉APD。
可LWDM 12波,能省掉APD,但得用TEC,与CWDM6波方案来比,没什么成本优势。但和MWDM 12波比较而言,还是有成本优势的。
看上图,CWM6、LWDM6、LWDM12,从成本上来讲,都是有√,有×,付出一种成本代价,换来另一种成本优势。
可MWDM12, 用两种成本代价,换来的是满足部署急迫性。
上图四种方案均表示,都可以满足部署急迫性。
六.1 MWDM和LWDM方案比较之功耗
无论是MWDM还是LWDM,这二者方案,在长期部署后,产业链当然会做出设计上的调整,把激光器的中心的初始位置设计到合适的值。
那TEC的功能就是为了稳定波长,二者方案的功耗基本相当。
短期内,要尽快部署,那么MWDM是通过TEC的温度来调节波长,TEC在某些情况下,会工作在大电流的状态,功耗很高。
六.2 MWDM和LWDM方案比较之波长稳定性
同理六.1, 长期来说,俩方案的波长在产业链成熟后,稳定性不是问题。
还是短期实现性的差异,用温度来调整波长,温度的响应时间很长,热能是需要时间的传递的,TEC调整了电流,激光器的温度不会立刻马上就能上升/下降到目标值,那这就带来隐患。
比如,某一个模块的波长,是通过加温到70度让激光器波长调整到12波的某一个特定波长。
好,现在是哈尔滨的冬天,模块刚一上电,激光器的初始波长与目标波长有一大截子呢,TEC开始动作,好么,模块的心都是揪着的,调的步子太大害怕调过头,调的步子太小,害怕人家基站等不及。
看到这里,海南那一批模块中需要低温工作的波长,开始瑟瑟发抖。
六.3 MWDM和LWDM方案比较之可靠性
需要调高温度,工作特定波长的光模块,高温下长期工作的寿命,有多长,请可靠性专家背一段TR468
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