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5G承载网丨5G前传网络中的4种WDM技术

5G承载网丨5G前传网络中的4种WDM技术

态路通信 前天

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5G前传是5G承载网中重要组成部分,前传由于光纤资源不足,基站数量庞大,成本敏感度高等因素,光纤不足的区域引用彩光(WDM波分复用)技术,WDM的优点在于从基站到局端,只需要升级终端设备,无需挖掘沟槽来埋设更多的光纤而增加不必要的成本。

彩光方案除了有CWDM粗波分方案,DWDM密集波分方案,还有LWDMMWDM波分方案,本文主要介绍这4种WDM技术。

什么是WDM技术?

WDM(Wavelength Division Multiplexing)波分复用是将不同波长的光信号通过合波器耦合到一根光纤上传输,再用解复用器将会和光信号分解成原来的多路光波信号。

之前文章有介绍

态路小课堂丨CWDM简介

态路小课堂丨DWDM简介

4种WDM技术

01 CWDM

CWDM波长范围从1271nm-1611nm(最开始ITU规定的是1270nm-1610nm),波长间隔20nm,有18个波段。

在12波应用,CWDM方案中的前6波(1270nm-1370nm)可采用无制冷DML激光器和PIN探测器的低成本配置,并且具有成熟的产业链支持,具有非常大的优势,可以很好地满足6波基站需求。

后6波(1470nm-1570nm)色散代价较大,需要采用EML激光器或APD探测器来保证相同的链路功率预算;因此,在面临12波的应用需求时,该方案在成本控制上有较大难度。

02 DWDM

DWDM主要是基于ITU-T G.698.x标准,DWDM的波长间隔可以是1.6nm、0.8nm、0.4nm、0.2nm,可以容纳40、80、160个波(最大可支持192波)。DWDM的波长范围为1525nm至1565nm(C波段)和1570nm至1610nm(L波段)。

DWDM方案包括两种不同的实现手段:

1、波长可调谐光模块:该方案具有端口无关、波长自适应等优点,波长可调谐范围包括6波、12波、20波和40波等,一款光模块可以满足所有应用场景的需求,但可调谐光模块的高成本成为其推广、应用于5G前传的瓶颈。

2、固定波长光模块:该方案可以支持48波/96波,但整体运行维护更加复杂。DWDM波长处于色散代价较高的区域,激光器仅能使用EML激光器方案,成本较高。

03 LWDM

LWDM(LAN-WDM)细波分复用,符合IEEE 802.3BA标准,是中国电信推出的传输方案,LWDM是采用了位于O-band(1260nm~1360nm)范围的1269nm~1332nm波段的12个波长,波长间隔为4nm。

在4*25G QSFP28 LR4光模块中,采用4路LWDM波长

前4个波:

1295.56nm  1300.05nm  1304.58nm  1309.14nm

后4个波:

1273.54nm  1277.89nm  1282.26nm  1282.66nm

复用CWDM的4个波长:

1269.23nm  1332.41.nm  1313.73nm  1291.10nm

LWDM方案中的波长色散代价很小,采用PIN探测器接收就能很好地解决10km甚至15km的传输,但是目前LWDM方案仅有8个波长较为成熟。中国联通、中国电信共建共享5G基站,共站频谱带宽达到200MHz,需要12波的解决方案,按照800GHz通道间隔上下扩展实现。

由于波长间隔较短,需要TEC温控来稳定光源的工作波长,会增加光模块的功耗,但此配置的8个波长激光器的产业链成熟。4个新扩展波长激光器,有一个借用CWDM 1291nm,其余3个可在原有LWDM波长基础上扩展得到。

04 MWDM

MWDM是中等波分复用,是中国移动推出的传输方案,在CWDM方案的前6波的基础上,通过增加TEC(Thermal Electronic Cooler, 半导体制冷器)温度控制,通过将这6波分别向左或右平移3.5nm波长,从原有的6波扩展成12波。

这种方案既重用了CWDM的产业链,也能够满足前传10km距离需求,同时也节约了大量的光纤资源。

MWDM优势明显,可以重用低成本25G WDM产业链,快速成熟满足5G前传12波商用。通过TEC温控技术实现2倍扩波,快速重用CWDM低成本25G DML光芯片;设计DML激光器波长,和CWDM共外延工艺和芯片生产产业链,仅调整光栅设计参数;采用TEC温控的MWDM与CWDM光模块光电器件一致,理论上成本和功耗趋同。

总结

不同的WDM技术各有优缺点,当前的5G前传网络是色散受限的高速短距传输,因此传输波长选择以1310nm为中心的O波段,主要的技术方向是6通道采用6波长CWDM配置,12通道采用12波长MWDM/LWDM配置。

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