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無源波分復用設備應用分析

時間:2019-07-03 09:41:08

 摘 要針對NB-IoT基站和新建基站采用C-RAN接入,導致城區光纜網纖芯資源緊張,本文提出利用無源波分復用設備方式進行擴容纖芯。無源波分復用設備插入損耗,造成了全程鏈路衰耗增大。本文理論分析最大傳輸距離,給出了無源波分復用設備和彩光模塊選型,最后結合光纜網現狀,提出無源波分復用設備的應用方案。

關鍵詞無源波分復用設備;光纜;C-RAN

 

早期,基站接入主要采用環形光纜網架構進行組網設計,但隨著C-RAN規劃及BBU集中部署,以及外界各個因素的影響,新建基站以及NB-IoT基站均按照C-RAN方式進行接入,光纜網架構由環型變為星型模式。此種建設方式的改變,對現網的光纜纖芯和城區管孔資源消耗非常快。為了及時彌補光纜纖芯資源,滿足業務網的開站需求,需要敷設大量的管道光纜,但由于城區管道管孔資源緊張或破壞,造成敷設管道光纜的可能性大大降低,尤其是C-RAN機房周邊的管孔資源,因此某通信運營商提出了應用無源波分復用設備技術進行擴容纖芯,來解決纖芯資源緊張問題,但無源波分復用設備的應用,增加了傳輸鏈路的衰耗,致使傳輸距離的減少,現有的光纜網能否滿足開站需要以及安裝位置都一致困擾著某通信運營商。本文結合某通信運營商的光纜網現狀以及無源波分復用設備相關技術參數,分析無源波分復用設備應用的可行性,然后給出無源波分復用設備應用的相關建議。

 

一、某通信運營商光纜網現狀及分析

某通信運營商根據業務承載類型、維護管理清晰等方面,把一張光纜網建成一張基站接入光纜網和一張用戶光纜網,然后通過聯絡光纜進行溝通。同時結合某通信運營商對基站最新接入要求,即NB-IoT基站和新建基站均采用C-RAN方式接入。某通信運營商開站光纜纖芯需求路由變化示意圖如圖1所示。

根據圖1,可以分析出NB-IoT基站采用C-RAN方式接入,原RRU側至原BBU機房段光纜纖芯不變化,而原BBU機房至C-RAN機房段光纜纖芯需求將成倍數增加。新建基站采用C-RAN方式接入,RRU側至二級光交段光纜為新建光纜,纖芯資源可以控制,而二級光交至一級光交至C-RAN機房段光纜纖芯也將成倍增加,尤其是一級光交至C-RAN機房段。

 

二、無源波分復用設備系統及最大傳輸距離分析

無源波分復用設備系統能將RRUBBU間傳統需要多芯光纖傳輸的數據合并入一芯光纖傳輸,使用彩光模塊替代BBURRU上的白光模塊,在BBURRU側分別配置合分波器,對彩光進行分插復用。無源波分復用設備系統的最大傳輸距離就是滿足業務網開站及維護余量的整個傳輸鏈路衰耗的需要,BBURRU之間光纜網傳輸鏈路最大距離。

目前NB-IoT基站和4G基站均采用是10Gbit/s光模塊,下面就以10Gbit/s光模塊的相關數據進行計算分析。無源波分復用設備系統最大傳輸距離計算公式:

L(P-Ac×N-Bc×2-Mc)/Af

1

其中:L為傳輸距離(單位:km);P為設備允許的最大通道插入損耗(單位:dB),P=發光功率-收光靈敏度;Ac為單個活動連接器的損耗(單位:dB);Bc為單個無源波分復用設備的插入損耗(單位:dB);Mc為維護余量(單位:dB);Af為光纖線路(含固定接頭)衰減系數(單位:dB/km);NBBU至單個RRU光鏈路中的活動連接器數量(單位:個)。

 

目前,無源波分復用設備3種類型(6181181)的插入損耗分別為2.6dB3.0dB3.5dB10Gbit/s彩光模板(10km20km40km)允許的最大通道插入損耗分別為10dB12.4dB14dB;維護余量3dB,單個活動連接器的損耗為0.5dB考慮,光纖線路衰減系數為0.35dB/km。同時結合公式(1),可以推算出不同場景組合的最大傳輸距離。無源波分復用設備系統最大傳輸距離推算表如表1所示。

根據表1最大傳輸距離計算結果,活動連接器數量大于等于10個時,10km20km10Gbit/s彩光模塊均不能滿足要求,40km10Gbit/s彩光模塊也僅是在無源波分復用設備61場景下可以使用,而且傳輸距離應該控制在2.5km以內。因此對于活動連接器數量大于10個時,優先建議敷設光纜方式進行擴容纖芯,來滿足業務網纖芯需求。若某通信運營商C-RAN機房與原有BBU機房共址,采用無源波分復用設備進行擴容纖芯,從RRUC-RAN機房之間的光纜網跳纖次數4次(2個無源波分復用設備跳纖4次),即8個活動連接器;若不共址,跳纖次數是大于4次。因此無源波分復用設備選型僅考慮61型號,10Gbit/s彩光模塊類型僅考慮40km情況,傳輸距離盡量控制在2.5km以內(若維護余量考慮1dB6個跳纖點時,傳輸距離可以控制在5km以內)。

 

三、無源波分復用設備系統應用方案

根據以上某通信運營商光纜網現狀分析以及無源波分復用設備系統應用最大傳輸距離的分析結果,由于BBU側至RRU側之間跳纖次數較多以及無源波分復用設備的插入損耗,直接影響了無源波分復用設備的應用,但局部場景不可能敷設光纜時,通過無源波分復用設備進行擴容纖芯還是很有必要,因此結合無源波分復用設備特性和實際情況,提出無源波分復用設備系統應用方案,來滿足特殊場景的應用。

1既有基站無源波分復用設備系統應用方案

早期,既有無線基站接入分散BBU機房,BBU機房是雙歸不同的傳輸節點機房,現采用C-RAN接入,歸集到不同的C-RAN機房內,組網架構改為鏈型架構,因此無源波分復用設備系統采用總線型架構,無源波分復用設備一端設置于C-RAN機房內,另一端設置于原有分散中的BBU機房內。既有基站無源波分復用設備系統建設方案示意圖如圖2所示。

根據以上建設方案,需要跳纖次數至少5次(2個無源波分復用設備4次,RRU1次),即10個活動連接器。活動連接器的數量過多,直接影響最大傳輸距離,因此在原有中途基站接入中,把原有跳纖全部改為直熔方式,降低跳纖次數至5次,來滿足業務網需求。另外,也可以把調整維護余量3dB改為2dB40km10Gbit/s彩光模塊的傳輸距離就可以達到5km,基本都能夠滿足城區所有既有基站的改造需求。

2新建基站無源波分復用設備系統應用方案

新建基站采用C-RAN接入,就近接入二級分纖點(二級光交),然后通過一級光交跳纖至C-RAN機房,因此無源波分復用設備采用雙星型架構,無源波分復用設備一端設置于C-RAN機房,另一端設置于二級分纖點光交內。新建基站無源波分復用設備系統建設方案示意圖如圖3所示。

根據以上建設方案,C-RAN機房至RRU側需要跳纖次數至少6次(2個無源波分復用設備4次,主干光交側1此,RRU1次),即12個活動連接器,因此40km10Gbit/s彩光模塊也不能滿足需求。為了達到業務網開站條件,一級光交內纖芯由原有的跳纖改為直熔方式,同時降低維護余量至2dB40km10Gbit/s彩光模塊的傳輸距離就可以達到5km,基本都能夠滿足城區所有新建基站的開站需求。

 

四、結束語

無源波分復用設備應用在一定的程度上緩解了城區光纜網的纖芯資源問題,但由于無源波分復用設備存在插入損耗,導致整個傳輸鏈路的距離大幅度縮減,致使應用范圍大范圍的縮小,而且無源波分復用設備不能網管,給維護管理也帶來了困難,因此本文不推薦大范圍使用無源波分復用設備,僅建議在城區管道暫時不具備條件敷設管道光纜或擴容管道光纜時,采取無源波分復用設備進行臨時擴容纖芯開通基站。另外,由于無源波分復用設備的技術參數沒有統一標準,各個廠家生產無源波分復用設備參數大同小異,推算出來的傳輸鏈路最大距離也存在很大差異,這些在假設條件的理論數據,都要結合光纜網實際情況,尤其現網跳纖點數量,進行有選擇性的分析比較后再進行建設,否則會造成投資的浪費,以上觀點僅能提供參考。另外,無源波分復用設備和彩光模板單價也比較高,也不適合大范圍推廣應用。

 

 

參考文獻

[1]GB51158-2015通信線路工程設計規范[S].北京:北京郵電大學出版社,2016,6.

[2]GB51171-2016通信線路工程驗收規范[S].北京:北京郵電大學出版社,2016,12.

[3]YD5206-2014寬帶光纖接入工程設計規范[S].北京:北京郵電大學出版社,2014,7.




  余嗣兵,黃坤 中國移動通信集團設計院有限公司安徽分公司  
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