张辉1  李明莉1  李岳琛2  李鑫2  徐荣3

（1.中国移动通信集团吉林延边州分公司，吉林延边州133000；2.成都鼎集信息技术有限公司；3.中国移动通信有限公司研究院，北京100053；）

摘要：5G对前传网提出了需野外部署、高速透传、密集直连、对成本敏感、高可靠性等更高要求。从五个方面创新设计了面向5G前传的低成本WDM的核心技术：（1）可野外安装的点对点透传型WDM直驱结构；（2）以直接检测实现低成本的中短距光模块；（3）在O带扩展更多CWDM/LWDM波长的方法；（4）以成熟的CWDM/LWDM光模块堆叠来实现多方向汇聚及多级级联；（5）半无源WDM 的OLP保护新机制。并基于这些创新技术提出了可野外安装、可模块化堆叠、有保护的新型半有源WDM前传创新方案，降低了5G前传网络建设成本，满足了高可靠性的运营要求。

关键词：半有源波分复用；前传网；O带波分复用；直捡光模块；半无源光线路保护

中图分类号  TP393/TN913  文献标识码  A

Innovative Half Active WDM Technologies for 5G FrontHaul

Zhang Hui1 , LiMingLi1 , LiYueChen2 , LiXin2 , XU Rong3

1. China Mobile Group Jilin Co., Ltd. Yanbian 133000, China

2. ChengDu DingJi Information Technology Co., Ltd, China

3. China mobile Research Institute, Beijing 100053, China

Abstract On-field installation, high speed transparency, dense connection, low cost, and high reliability are 5G FrontHaul networks’ new higher requirements. The innovation solution is based on five key technologies: (a) native passive point-to-point WDM with low cost. (b) low-cost transceiver devices based on direct detection for short-range transmission. (c)Extend more wavelength in O-band for CWDM/LWDM；(d) O-Band CWDM/LWDM Optical Module with Stacked for WDM cascaded system. (e) New half passive WDM with OLP protects solution. This solution will be effective on the fronthaul networks reliability and low Capex.

Keywords Half Active WDM, front Haul, O-band CWDM/LWDM, direct detection transceiver, half passive optical line protect

1  WDM是5G前传的必选技术

对于5G新无线采用的大规模多入多出天线（Massive-MIMO）技术，部分物理层功能也可下移至AAU（有源天线单元：Active Antenna Unit）实现，这样就创造出了一种全新的网络连接需求——前传网络，前传是连接AAU与DU（分布单元：Distributed Unit）之间的传输通道，接口为eCPRI（enhanced Common Public Radio Interface）[1,2]，需要满足>25Gbit/s的大带宽和低时延的传输需求。另外与4G相比，5G[3]所使用的频率更高，单基站覆盖范围较4G变小了，这意味着5G前传网需要更密集的组网来实现更多的基站覆盖。

5G前传网最本质的连接需要就是>25Gbit/s的高速大粒度与直接高效透传，因此，如果有足够的光纤可以使用，那么光纤直驱就是最简单的方案了。光纤直驱方案是在AAU与DU之间通过前传光模块和光纤直接连接起来的点到点直连方案。按照一般的需求测算，一个普通的接入点就需要36~48根光纤，一个C-RAN（Centralized/Collaborative/Cloud Radio Access Network）区域内就会需要多达120根以上的光纤纤芯，主干光缆就需要超过300根纤芯的需求。

为降低光缆建设成本，节省光纤消耗，可通过WDM（波分复用：Wavelength Division Multiplexing）[4,5]技术使用单根光纤就可非常简单地提供18波、32波、40波，甚至80波/96波，大大节约接入光纤使用量，解决接入光纤匮乏的痛点问题。

WDM波分是典型的点对点的拓扑结构，上下行传输均使用独立的、不同颜色的透明波长通道，不需要进行任何专门的电层协议处理，通道之间不需要带宽的动态分配，故系统的复杂度大大降低，透传的传输效率也得到了大幅提高。在提供更高带宽的高速直连通道的同时，传输时延是所有前传方案中最低的。

因此，WDM技术将成为5G前传网技术的不二选择。

2  低成本、高可靠的前传WDM创新技术

2.1无需供电、可野外安装的WDM直驱技术

在过去的20多年里，WDM技术因为可以进行密集波分复用DWDM，可以配置中继放大，因而是骨干传输网中节省光纤、解决长距离传输的必用手段[4, 5]。现如今，由于5G前传与集客云专线的巨大需求，推动着DWDM技术向网络的末端下沉。

在网络接入侧应用WDM技术时，长距离传输不是首先要考虑的问题了，而低成本成为首要考虑因素。这时，最简单的无中继放大、无DCM（色散补偿）、无中间光通道跳接的、纯透传复用的点到点直连结构就成为低成本WDM的必然选择。如图1（a）所示，该结构是端到端无源的，其工作原理与光纤直驱类似，但其最大的优势就是可以在一根光纤上同时提供大量的虚拟光纤（也就是波分通道）进行直连，因此我们称其为波分直驱或点到点WDM直驱。

在无源波分复用（WDM）方案[4]中，如图1（b）所示，远端AAU直接采用彩光模块，远端采用的无源合分波器无需供电，可以根据线路的功率预算分配情况，以及根据汇聚方向数情况，灵活选择部署位置。在基带站点侧，无源合分波器进行波长复用/解复用，实现AAU到基带对应波长的连接，基带侧也全部采用彩光模块，并与AAU侧工作波长一一对应。可以实现点到点、环网、星型、链型等传输距离不太长（<10km）的组网场景需求。

由于5G前传的远端侧需要进行室外部署，因此需要使用可以野外安装的工业级（-40°C—85°C）光模块。目前，实现工温工作的技术方案主要有：（1）商业级25Gbit/s直调（DML）芯片+制冷封装方式，优点是对激光器芯片要求低，缺点是增加了功耗与成本。（2）直接采用工业级的25Gbit/s DML芯片，优点是封装简单、功耗成本低，缺点是工业级激光器芯片工艺实现困难（如掺铝量子阱材料生长）。

无源彩光前传波分系统可以实现免连线、免规划、免维护。使用简单可靠的低成本无源系统来解决点对点传输，减少了大量的有源设备，避免了远端业务安装需要供电的限制，因此可以免去复杂繁琐的运维管理，真正实现免维护、免管理的省心服务。但这也导致传统的无源波分最大的问题是没有任何线路保护和管理能力。