彩光系統(tǒng)在BBU集中部署基站傳輸中的應(yīng)用研究

徐梅香，張艷

（中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司，南京 210019）

1 引言

目前，各大運(yùn)營商在大規(guī)模建設(shè)LTE網(wǎng)絡(luò)時(shí)，逐步采用BBU集中設(shè)置部署方式。BBU集中設(shè)置主要采用星型組網(wǎng)，導(dǎo)致占用大量主干光纜纖芯。按每個(gè)基站單系統(tǒng)3個(gè)RRU，每個(gè)RRU選用雙芯雙向光模塊測算，每個(gè)基站需要6芯光纖，疊加LTE 800 MHz系統(tǒng)后，將再增加6芯光纖需求，每個(gè)基站共需12芯光纖需求。因此，BBU集中設(shè)置后，所有RRU通過光纖拉遠(yuǎn)，嚴(yán)重消耗主干光纜纖芯資源，目前存在部分區(qū)域由于管道資源緊張不能布放光纜或布放較多芯數(shù)光纜的難題，本文針對這一難題提出了用彩光系統(tǒng)解決基站傳輸?shù)姆桨竅1]。

2 彩光系統(tǒng)工作原理及應(yīng)用范圍

2.1 工作原理

彩光系統(tǒng)利用了波分原理，即把不同波長的光信號復(fù)用到一根光纖中進(jìn)行傳送，利用波長取代物理光纖。合/分波部分由合/分波器完成，屬于無源設(shè)備，因此，整個(gè)波分系統(tǒng)可視為“無源”系統(tǒng)。彩光系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 彩光系統(tǒng)工作原理

2.2 應(yīng)用范圍

彩光系統(tǒng)的主要應(yīng)用范圍包括無線專業(yè)中的宏站、隧道、室分等各類場景的4G前傳，有線專業(yè)中OLT-交換機(jī)、OLT-分組傳輸、OLT-OTN等回程傳輸，傳輸專業(yè)中MSAP-MSAP接入終端、MSTP-MSTP接入終端、分組傳輸-分組接入終端等集客的專線接入。

本文主要研究彩光系統(tǒng)在4G BBU集中設(shè)置下BBU到RRU基站傳輸場景中的應(yīng)用。將BBU和RRU設(shè)備上的白光模塊更換為彩光系統(tǒng)專用的彩光模塊。從BBU至RRU方向，彩光系統(tǒng)的合波器將多個(gè)BBU光口的光合成

1路，通過1芯光纖傳輸?shù)絉RU側(cè)，經(jīng)RRU側(cè)的分波器分成多路，分別送入RRU設(shè)備。從RRU至BBU方向，彩光系統(tǒng)將多個(gè)RRU光口的光經(jīng)合波器合成1路，通過1芯光纖傳輸?shù)紹BU側(cè)，經(jīng)BBU側(cè)的分波器分成多路，分別送入BBU設(shè)備。系統(tǒng)可提供6波、8波、12波、18波等多種選擇供不同場景選用。彩光系統(tǒng)在4G BBU集中設(shè)置基站傳輸中的應(yīng)用拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 彩光系統(tǒng)在4G BBU集中設(shè)置基站傳輸中應(yīng)用拓?fù)鋱D

3 BBU集中設(shè)置場景解決方案及彩光系統(tǒng)應(yīng)用建議

本文選取兩個(gè)常用的建設(shè)典型場景，即單系統(tǒng)3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景和雙系統(tǒng)疊加6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景，分別采用彩光系統(tǒng)承載和普通裸纖承載兩種解決方案，從承載能力、建設(shè)投資、可靠性、維護(hù)能力、安裝時(shí)長等方面，對彩光系統(tǒng)與普通裸纖承載綜合對比分析，根據(jù)對比分析給出應(yīng)用建議。

3.1 BBU集中設(shè)置典型場景解決方案

普通裸纖承載方案又細(xì)分為RRU裸纖雙纖承載、RRU裸纖單纖承載兩種方案。

對于RRU裸纖雙纖承載，BBU與RRU的光模塊采用單纖單向，單纖單向光模塊需兩芯光纖進(jìn)行BBU與RRU之間的信號收發(fā)。

對于RRU裸纖單纖承載，BBU與RRU的光模塊采用單纖雙向，單芯雙向光模塊只需一芯進(jìn)行BBU與RRU之間的信號收發(fā)。

3.1.1 單系統(tǒng)3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景

對于建設(shè)單系統(tǒng)LTE 800 M或LTE 1.8 G基站場景，一般需要3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)。

解決方案1，采用RRU裸纖雙纖承載、RRU裸纖單纖承載組網(wǎng)方案。

解決方案2，彩光系統(tǒng)承載組網(wǎng)方案。

3.1.2 雙系統(tǒng)疊加6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景

對于建設(shè)LTE 1.8 G與LTE 800 MHz疊加的基站場景，至少需6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)。

解決方案1，采用RRU裸纖雙纖承載、RRU裸纖單纖承載組網(wǎng)方案。

解決方案2，彩光系統(tǒng)承載組網(wǎng)方案。

3.2 綜合對比分析

對上述典型場景從承載能力、建設(shè)成本、可靠性、維護(hù)能力、安裝時(shí)長等方面，對彩光系統(tǒng)與普通裸纖承載綜合對比分析。

3.2.1 承載能力

1芯的業(yè)務(wù)承載容量最大能夠達(dá)到18×10 Gbit/s，高于裸纖承載容量。

3.2.2 建設(shè)投資及成本

根據(jù)RRU拉遠(yuǎn)距離比對出采用普通裸纖承載組網(wǎng)與采用彩光系統(tǒng)的建設(shè)投資差異。

投資測算模型中，光纜纖芯造價(jià)按照400元/纖芯千米。BBU/RRU光模塊分10 km與20 km兩種類型。對于3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景，彩光系統(tǒng)采用6波系統(tǒng)；對于6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景，彩光系統(tǒng)采用12波系統(tǒng)。

（1）單系統(tǒng)3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景

分別測算BBU-RRU之間從0～20 km不同距離3種組網(wǎng)方案下建設(shè)的總投資，得出如下結(jié)論：

BBU-RRU距離在4 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU裸纖雙纖承載投資低； BBU-RRU距離在7.5 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU裸纖單纖承載投資低。

（2） 雙系統(tǒng)疊加6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景

分別測算BBU-RRU之間從0～20 km不同距離3種組網(wǎng)方案下建設(shè)的總投資，得出如下結(jié)論：

BBU-RRU距離在3 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU裸纖雙纖承載投資低；BBURRU距離在5 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU裸纖單纖承載投資低。

在拉遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)、施工周期緊、無管孔資源等情況下，使用彩光系統(tǒng)與普通裸纖直驅(qū)相比，能避免重新布放光纜或布放光纜芯數(shù)少、物業(yè)協(xié)調(diào)等不確定因素影響，減少光纜敷設(shè)所帶來的建設(shè)投資、時(shí)間成本、溝通協(xié)調(diào)成本等。

3.2.3 可靠性

由于采用無源設(shè)備，不易損壞、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。目前廠家提供的合/分波器產(chǎn)品，與現(xiàn)網(wǎng)使用的插片式分光器結(jié)構(gòu)相同，符合插片式分光器結(jié)構(gòu)規(guī)范，能滿足室內(nèi)機(jī)柜、室內(nèi)掛墻、室外光交、室外掛墻、室外光分線盒成端等多種應(yīng)用安裝場景。

3.2.4 維護(hù)

安裝在基站側(cè)和光交箱中的合/分波器設(shè)備為無源設(shè)備，與PON網(wǎng)絡(luò)中的分光器類似，無源結(jié)構(gòu)是透明傳輸通道，低插入損耗，光學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)良，不影響光信號的傳輸質(zhì)量[2]。無需對設(shè)備進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)配置，即插即用，在免維護(hù)的同時(shí)安全穩(wěn)定性得到了很好的保障，而裸纖承載需要傳輸光纖專業(yè)維護(hù)。

表1 彩光系統(tǒng)與普通裸纖對比表

3.2.5 安裝

在基站和BBU集中點(diǎn)室內(nèi)機(jī)柜處放置的是彩光系統(tǒng)設(shè)備，不改變有源設(shè)備的組網(wǎng)模型。該系統(tǒng)的使用減少了由于光纜敷設(shè)、光纜調(diào)度協(xié)調(diào)、工程施工的時(shí)間，無需改變網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，大幅縮短建站時(shí)間。該系統(tǒng)單點(diǎn)安裝僅需5～30 min，遠(yuǎn)低于裸纖承載5個(gè)工作日以上的時(shí)長。

根據(jù)上述綜合對比分析，可總結(jié)出采用彩光系統(tǒng)比裸纖承載具有的使用優(yōu)勢，詳見表1。

3.3 彩光系統(tǒng)應(yīng)用建議

對于管道資源緊張場景,暫時(shí)不能布放光纜場景，建議使用彩光系統(tǒng)。

對于需布放光纜芯數(shù)較多場景:

(1）單系統(tǒng)3個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景：BBU-RRU距離在4km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU雙纖承載組網(wǎng)投資低，建議使用彩光系統(tǒng)；BBU-RRU距離在7.5 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU單纖承載組網(wǎng)投資低，建議使用彩光系統(tǒng)。

（2）雙系統(tǒng)疊加6個(gè)RRU拉遠(yuǎn)場景：BBU-RRU距離在3 km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU雙纖承載組網(wǎng)投資低，建議使用彩光系統(tǒng)；BBU-RRU距離在5km以上，采用彩光系統(tǒng)較RRU單纖承載組網(wǎng)投資低，建議使用彩光系統(tǒng)。

4 應(yīng)用案例

通過具體應(yīng)用案例說明彩光系統(tǒng)在4G BBU集中場景中的應(yīng)用。本案例為在某地市某醫(yī)院3G室分覆蓋場景原有3G室分網(wǎng)絡(luò)需要疊加一張4G BBU集中網(wǎng)絡(luò)，但由于光纖資源短缺，故采用彩光系統(tǒng)方案解決4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

4.1 原3G室分網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

某地市運(yùn)營商在某醫(yī)院3G室分覆蓋場景，原有3G室內(nèi)分布網(wǎng)絡(luò)圖如圖3所示。

圖3 原3G室分拓?fù)鋱D

如圖3所示，運(yùn)營商光交安裝于醫(yī)院地下停車場，光交至運(yùn)營商端局有直達(dá)光纜48芯，光纜布放初期，主要用于政企業(yè)務(wù)、各大銀行網(wǎng)點(diǎn)、醫(yī)院等其他業(yè)務(wù)的接入。2009年為完成3G信號的室分建設(shè)，根據(jù)大樓的結(jié)構(gòu)共部署了7套3G直放站或RRU。在3G室分建設(shè)時(shí)，該醫(yī)院基于其自身因素不同意運(yùn)營商自光交至相應(yīng)樓層布放光纜，要求全部布放2芯的皮線光纖，到每個(gè)樓層僅有2芯光纜可用，資源非常緊張，如出現(xiàn)纖芯障礙，將影響在用業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。

2017年6月，為滿足4G覆蓋的要求，醫(yī)院大樓室分系統(tǒng)急需引入4G信源。在院方以其現(xiàn)有的消防安全、大樓整體裝修、正常工作秩序等原因不同意運(yùn)營商以任何形式布放新的光纜或皮線光纖的前提下，運(yùn)營商在該醫(yī)院采用了彩光系統(tǒng)方案，建設(shè)了7套無源光纖擴(kuò)容設(shè)備，在原有皮線光纖的基礎(chǔ)上開通了3G/4G室內(nèi)分布。

圖4 改造后室分拓?fù)鋱D

4.2 使用彩光系統(tǒng)共同承載3G/4G方案

使用彩光系統(tǒng)改造后，現(xiàn)網(wǎng)3G/4G室內(nèi)分布拓?fù)鋱D如圖4所示。

在運(yùn)營商機(jī)房內(nèi)安裝7套無源光纖擴(kuò)容設(shè)備，使用集中式機(jī)框?qū)⒃O(shè)備安裝至機(jī)架中，將3G/4G BBU的28芯光纖接入至該設(shè)備中，通過原皮線光纜傳輸至醫(yī)院的RRU處安裝的無源光纖擴(kuò)容設(shè)備，每個(gè)點(diǎn)占用1芯光纖，共占用7芯光纖，通過該點(diǎn)安裝的無源光纖擴(kuò)容設(shè)備接入3G/4G的RRU設(shè)備。

此種方案組網(wǎng)優(yōu)勢如下：

（1）充分利用了樓層之間的2芯皮線光纖，只占用了一芯光纖，為每個(gè)室分站點(diǎn)同時(shí)開通一個(gè)3G RRU和一個(gè)4G RRU，每套設(shè)備還剩余一個(gè)通道可以再開通一個(gè)RRU。

（2）在原來纖芯不夠用的情況下，使用了該方案還增加了一芯備用光纖，大大的提升了安全性。

（3）節(jié)約了時(shí)間以及成本，設(shè)備安裝完成即可利用原有光纖完成業(yè)務(wù)接入，無需與物業(yè)、業(yè)主等協(xié)調(diào)，節(jié)省無形的溝通成本。

5 結(jié)束語

彩光系統(tǒng)將多個(gè)不同波長復(fù)用在一芯光纖中傳輸，到遠(yuǎn)端后通過解復(fù)用還原為各波長業(yè)務(wù)，具有高隔離度、低插入損耗、高可靠性和穩(wěn)定性、維護(hù)簡單、操作方便等一系列優(yōu)點(diǎn)[3]。本文詳細(xì)闡述了彩光系統(tǒng)在BBU集中部署下的解決方案，通過多角度進(jìn)行綜合分析，面臨4G BBU集中設(shè)置對現(xiàn)有光纜網(wǎng)造成的極大壓力，彩光系統(tǒng)在部分管道資源緊張，暫時(shí)不能布放光纜或需布放光纜芯數(shù)較多的基站場景具有一定的推廣價(jià)值。