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[分享] 无源波分和彩光模块_无源波分技术及其在4G/5G前传中的应用

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发表于 2021-7-16 13:13:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
5G前传采用无源波分技术时,传输距离主要由光模块的光功率参数决定。根据光功率参数的不同,光模块的型号通常分成300m、10km、20km、40km等不同级别,前传中常用的光模块为10km级别。这一级别的光模块,能满足10km的前传需求吗?
1 5G前传受限距离的影响因素
5G前传的受限距离主要受色散和衰减影响。由于色散对前传的影响可通过光模块的发送和色散代价(TDP)来体现(见《聊聊5G前传无源波分方案中色散的影响》一文),所以,5G前传的受限距离就只需考虑衰减的影响。
衰减对传输距离的影响可通过下式来表示:
  P ≥A + M                   (式1)
式中:
P——光模块的光功率预算(dB)
A——从DU至AAU光纤链路的全程衰减(dB)
M——线路维护余量(dB)
2 光模块的光功率预算(P)
光模块的光功率预算由光模块的光功率参数决定,为“最小OMA发送光功率”-“最大发送和色散的代价(TDP)”-“最大OMA接收灵敏度”。5G前传彩光模块(10km)的主要光功率指标和光功率预算可参考表1。
1.png
3 光纤链路的全程衰减(A)
从DU至AAU的光纤链路全程衰耗包括:光纤及熔接衰减(Af)、活动连接衰耗(Ac)和MUX/DEMUX插损(Am)。
(1)光纤及熔接衰减(Af):按0.4dB/km计算。
(2)活动连接衰耗(Ac)
根据光纤链路中活动连接的数量,按每个0.5dB计算。但光纤链路中活动连接的数量很容易被漏统计。
5G基站主要利用宽带接入光缆或基站接入光缆接入,如下图所示。
2.png
典型场景下光纤链路的传输参考模型如下图所示。链路中的活动连接数量是指S~R点间,并不包括尾纤与DU和AAU设备连接的活动连接。典型场景下光纤链路中的活动连接数为:DU侧3个、主干光交处2个、配线光交处2个、AAU侧2~3个(当成端的纤芯直接插入MUX/DEMUX的输入端时为2个),共9个或10个。
3.png
(3)MUX/DEMUX插损(Am)
MUX/DEMUX的插损与所使用的波长有关(见《无源波分系统中波分复用器的组成和原理》),6合1 MUX/DEMUX各波长端口的插损见表2。
4.png
4 线路维护余量
由于发送和色散的代价(TDP)是指光纤链路长度为光模块标称长度(如10km)时的测量值,当光纤链路长度小于标称长度时,TDP值也会相应减小;5km时的TDP值大约要比10km时低1dB以上,所以,线路的维护余量建议按:
当链路长度小于5km时1dB,5km~10km时2dB考虑。
5 5G前传受限距离
根据式1及光纤链路全程衰耗的构成可推导出:
L ≤ (P - M - Ac - Am)/0.4
据此可计算出典型场景下10km光模块的前传受限距离,见表3。
5.png
可见,标称长度为10km的光模块,在典型场景下的理想传输长度只有5km。但实际工程中,长度为10km左右的光纤链路绝大多数能用标称长度为10km的光模块开通,这是因为:
(1)表1中光模块的光功率预算是按最坏值测算的,实际供货的绝大多数光模块指标会优于表中测算值2dB以上;
(2)牺牲了线路维护余量。
因此,当传输长度超过5km时,建议采用标称长度为15km的光模块。该等级光模块的光功率预算及典型场景下的传输距离见表4。
6.png
即标称长度为15km的光模块,在典型场景下的理想前传距离不超过12.5km,当传输距离超过12.5km时,DML光模块就不能够胜任了,应采用EML光模块。
5 结论和建议
由于彩光模块品种过多会给维护带来麻烦,所以光模块选型应以10km为主,前传距离较长时,可采购少量15km的光模块作为补充。
光纤链路中活动连接的数量对前传的距离影响较大,在5G站新建光缆接入时,应尽量减少光纤链路中活动连接的数量,优先接入到主干光交。
在无源波分产品招标时,可对光模块的光功率指标进一步进行约束,使标称长度为10km/15km的光模块能满足典型场景下相应距离的前传要求。

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