摘 要：针对NB-IoT基站和新建基站采用C-RAN接入，导致城区光缆网纤芯资源紧张，本文提出利用无源波分复用设备方式进行扩容纤芯。无源波分复用设备插入损耗，造成了全程链路衰耗增大。本文理论分析最大传输距离，给出了无源波分复用设备和彩光模块选型，最后结合光缆网现状，提出无源波分复用设备的应用方案。
关键词：无源波分复用设备；光缆；C-RAN
早期，基站接入主要采用环形光缆网架构进行组网设计，但随着C-RAN规划及BBU集中部署，以及外界各个因素的影响，新建基站以及NB-IoT基站均按照C-RAN方式进行接入，光缆网架构由环型变为星型模式。此种建设方式的改变，对现网的光缆纤芯和城区管孔资源消耗非常快。为了及时弥补光缆纤芯资源，满足业务网的开站需求，需要敷设大量的管道光缆，但由于城区管道管孔资源紧张或破坏，造成敷设管道光缆的可能性大大降低，尤其是C-RAN机房周边的管孔资源，因此某通信运营商提出了应用无源波分复用设备技术进行扩容纤芯，来解决纤芯资源紧张问题，但无源波分复用设备的应用，增加了传输链路的衰耗，致使传输距离的减少，现有的光缆网能否满足开站需要以及安装位置都一致困扰着某通信运营商。本文结合某通信运营商的光缆网现状以及无源波分复用设备相关技术参数，分析无源波分复用设备应用的可行性，然后给出无源波分复用设备应用的相关建议。
一、某通信运营商光缆网现状及分析
某通信运营商根据业务承载类型、维护管理清晰等方面，把一张光缆网建成一张基站接入光缆网和一张用户光缆网，然后通过联络光缆进行沟通。同时结合某通信运营商对基站最新接入要求，即NB-IoT基站和新建基站均采用C-RAN方式接入。某通信运营商开站光缆纤芯需求路由变化示意图如图1所示。
根据图1，可以分析出NB-IoT基站采用C-RAN方式接入，原RRU侧至原BBU机房段光缆纤芯不变化，而原BBU机房至C-RAN机房段光缆纤芯需求将成倍数增加。新建基站采用C-RAN方式接入，RRU侧至二级光交段光缆为新建光缆，纤芯资源可以控制，而二级光交至一级光交至C-RAN机房段光缆纤芯也将成倍增加，尤其是一级光交至C-RAN机房段。
二、无源波分复用设备系统及最大传输距离分析
无源波分复用设备系统能将RRU至BBU间传统需要多芯光纤传输的数据合并入一芯光纤传输，使用彩光模块替代BBU和RRU上的白光模块，在BBU和RRU侧分别配置合分波器，对彩光进行分插复用。无源波分复用设备系统的最大传输距离就是满足业务网开站及维护余量的整个传输链路衰耗的需要，BBU至RRU之间光缆网传输链路最大距离。
目前NB-IoT基站和4G基站均采用是10Gbit/s光模块，下面就以10Gbit/s光模块的相关数据进行计算分析。无源波分复用设备系统最大传输距离计算公式：
L≤(P-Ac×N-Bc×2-Mc)/Af
（1）
其中：L为传输距离（单位：km）；P为设备允许的最大通道插入损耗（单位：dB），P=发光功率-收光灵敏度；Ac为单个活动连接器的损耗（单位：dB）；Bc为单个无源波分复用设备的插入损耗（单位：dB）；Mc为维护余量（单位：dB）；Af为光纤线路（含固定接头）衰减系数（单位：dB/km）；N为BBU至单个RRU光链路中的活动连接器数量（单位：个）。
目前，无源波分复用设备3种类型(6合1、8合1、18合1)的插入损耗分别为2.6dB、3.0dB、3.5dB；10Gbit/s彩光模板（10km、20km、40km）允许的最大通道插入损耗分别为10dB、12.4dB、14dB；维护余量3dB，单个活动连接器的损耗为0.5dB考虑，光纤线路衰减系数为0.35dB/km。同时结合公式（1），可以推算出不同场景组合的最大传输距离。无源波分复用设备系统最大传输距离推算表如表1所示。
根据表1最大传输距离计算结果，活动连接器数量大于等于10个时，10km和20km的10Gbit/s彩光模块均不能满足要求，40km的10Gbit/s彩光模块也仅是在无源波分复用设备6合1场景下可以使用，而且传输距离应该控制在2.5km以内。因此对于活动连接器数量大于10个时，优先建议敷设光缆方式进行扩容纤芯，来满足业务网纤芯需求。若某通信运营商C-RAN机房与原有BBU机房共址，采用无源波分复用设备进行扩容纤芯，从RRU至C-RAN机房之间的光缆网跳纤次数4次（2个无源波分复用设备跳纤4次），即8个活动连接器；若不共址，跳纤次数是大于4次。因此无源波分复用设备选型仅考虑6合1型号，10Gbit/s彩光模块类型仅考虑40km情况，传输距离尽量控制在2.5km以内（若维护余量考虑1个dB，6个跳纤点时，传输距离可以控制在5km以内）。
三、无源波分复用设备系统应用方案
根据以上某通信运营商光缆网现状分析以及无源波分复用设备系统应用最大传输距离的分析结果，由于BBU侧至RRU侧之间跳纤次数较多以及无源波分复用设备的插入损耗，直接影响了无源波分复用设备的应用，但局部场景不可能敷设光缆时，通过无源波分复用设备进行扩容纤芯还是很有必要，因此结合无源波分复用设备特性和实际情况，提出无源波分复用设备系统应用方案，来满足特殊场景的应用。
1、既有基站无源波分复用设备系统应用方案
早期，既有无线基站接入分散BBU机房，BBU机房是双归不同的传输节点机房，现采用C-RAN接入，归集到不同的C-RAN机房内，组网架构改为链型架构，因此无源波分复用设备系统采用总线型架构，无源波分复用设备一端设置于C-RAN机房内，另一端设置于原有分散中的BBU机房内。既有基站无源波分复用设备系统建设方案示意图如图2所示。
根据以上建设方案，需要跳纤次数至少5次（2个无源波分复用设备4次，RRU侧1次），即10个活动连接器。活动连接器的数量过多，直接影响最大传输距离，因此在原有中途基站接入中，把原有跳纤全部改为直熔方式，降低跳纤次数至5次，来满足业务网需求。另外，也可以把调整维护余量3dB改为2dB，40km10Gbit/s彩光模块的传输距离就可以达到5km，基本都能够满足城区所有既有基站的改造需求。
2、新建基站无源波分复用设备系统应用方案
新建基站采用C-RAN接入，就近接入二级分纤点（二级光交），然后通过一级光交跳纤至C-RAN机房，因此无源波分复用设备采用双星型架构，无源波分复用设备一端设置于C-RAN机房，另一端设置于二级分纤点光交内。新建基站无源波分复用设备系统建设方案示意图如图3所示。
根据以上建设方案，C-RAN机房至RRU侧需要跳纤次数至少6次（2个无源波分复用设备4次，主干光交侧1此，RRU侧1次），即12个活动连接器，因此40km10Gbit/s彩光模块也不能满足需求。为了达到业务网开站条件，一级光交内纤芯由原有的跳纤改为直熔方式，同时降低维护余量至2dB，40km10Gbit/s彩光模块的传输距离就可以达到5km，基本都能够满足城区所有新建基站的开站需求。
四、结束语
无源波分复用设备应用在一定的程度上缓解了城区光缆网的纤芯资源问题，但由于无源波分复用设备存在插入损耗，导致整个传输链路的距离大幅度缩减，致使应用范围大范围的缩小，而且无源波分复用设备不能网管，给维护管理也带来了困难，因此本文不推荐大范围使用无源波分复用设备，仅建议在城区管道暂时不具备条件敷设管道光缆或扩容管道光缆时，采取无源波分复用设备进行临时扩容纤芯开通基站。另外，由于无源波分复用设备的技术参数没有统一标准，各个厂家生产无源波分复用设备参数大同小异，推算出来的传输链路最大距离也存在很大差异，这些在假设条件的理论数据，都要结合光缆网实际情况，尤其现网跳纤点数量，进行有选择性的分析比较后再进行建设，否则会造成投资的浪费，以上观点仅能提供参考。另外，无源波分复用设备和彩光模板单价也比较高，也不适合大范围推广应用。
参考文献
[1]GB51158-2015通信线路工程设计规范[S].北京：北京邮电大学出版社，2016,6.
[2]GB51171-2016通信线路工程验收规范[S].北京:北京邮电大学出版社，2016,12.
[3]YD5206-2014宽带光纤接入工程设计规范[S].北京：北京邮电大学出版社，2014,7.
来源：余嗣兵，黄坤 中国移动通信集团设计院有限公司安徽分公司
