半有源波分前传方案的原理及面临的挑战

1 前言

在《面向C-RAN的5G前传方案》一文中介绍了前传的几种方案，这几种方案中，当前应用得较多的是光纤直连和无源波分2种无源方案。

由于CMCC在无线设备采购时，BBU和AAU都已经包含了光模块，但光模块的光功率预算一般较小，通常难以满足BBU集中放置时前传链路光功率预算的要求。这就意味着，如果前传采用光纤直连方案，很多情况下，不但需要消耗大量纤芯，还需要更改光模块。这样，光纤直连前传方案的成本将明显高于无源波分方案，而且光纤直连方案还常常受到纤芯资源的限制，所以，无源波分在4G/5G前传中得到了更广泛的应用。

但无源波分方案不具备OAM功能，当链路故障时，也没有保护手段，为解决光纤链路的管理和保护问题，半有源波分前传方案横空出世了。

2 什么是半有源波分前传方案

半有源波分前传方案是在无源波分的基础上，在BBU侧的合分波器和光缆线路之间串接上光开关组件、在AAU侧的合分波器和光缆线路之间串接上耦合器，如下图所示。

在BBU侧，光开关的两个端口分别连接到主、备用路由的光缆，当主用路由的光纤链路发生故障时，光开关自动倒换到备用路由的光纤链路。AAU侧的耦合器相当于一个1:2的光分路器，可同时接收主用、备用光纤链路的信号，并将AAU发出的光信号同时耦合进主用和备用光纤。

为了实现对光纤链路的监测，在BBU侧的光开关和光缆线路之间还串接了一个1:2不均匀分光的光分路器OPS。OPS从光链路中分出少量的光送到光监测装置PD，如下图所示。PD可读取光链路中通过光模块调制在光信号中的传输网管信息，并将监测信息送给网管。

BBU侧的光开关、PD都是有源器件，所以，BBU侧的设备必须是有源的；而AAU侧的耦合器和合分波器均是无源器件，所以，AAU侧的设备可以是无源的；该种前传方案又称为半有源波分前传方案。

3 半有源波分前传方案面临的挑战

3.1 主、备用光缆建设的可行性

为了实现保护倒换，半有源波分前传方案的BBU和AAU间需同时具备主、备用光缆。但BBU和AAU间的光缆线路路由一般是树形递减的分纤结构，如下图所示。

这样的光缆组网结构很难让某些节点形成光缆双路由，即使新建大量光缆段落，依然难以让多数基站形成双路由。

3.2 系统的成本

和无源波分方案相比，半有源波分前传方案在光纤链路中增加了光开关、光分路器等器件，会使BBU至AAU之间光纤链路的衰耗增加约5dB，这就要求BBU和AAU设备上激光器的光功率预算相应要增加5dB。按照当前激光器的单价，光功率预算增加5dB后，激光器的价格要高出30%以上。另外，为更好地实现OAM，光模块还需增加一些OAM、低速调制等功能，这也会增加光模块的成本。

如果包含光模块增加的成本、无源波分设备自身的造价、补充建设的光缆线路造价，总体而言，半有源波分前传方案的造价至少要比无源波分方案高出1倍以上。

4 一点建议

半有源波分方案到底能不能被广泛地应用，主要还看CMCC的推进情况。如果该方案得以规模使用，设备造价可能会降下来，但光缆的双路由保护受多方面条件约束，并不能普遍实现。

前面在《无源波分技术及其在4G/5G前传中的应用》、《面向C-RAN的5G前传方案研究》中均分析了4G/5G的前传方案，可以看出目前还没有一种前传方案是非常完美的。也许，CRAN、DRAN混合组网，CRAN小集中是种不错的选择。

图/文：老丁头；审阅：黄康勇

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