5G承載網丨5G前傳網路中的4種WDM技術

態路通訊

5G前傳是5G承載網中重要組成部分，前傳由於光纖資源不足，基站數量龐大，成本敏感度高等因素，光纖不足的區域參照彩光（WDM波長分波多工）技術，WDM的優點在於從基站到局端，只需要升級終端裝置，無需挖掘溝槽來埋設更多的光纖而增加不必要的成本。
彩光方案除了有CWDM粗波分方案，DWDM密集波分方案，還有LWDM和MWDM波分方案，本文主要介紹這4種WDM技術。

什麼是WDM技術？

WDM（Wavelength Division Multiplexing）波長分波多工是將不同波長的光訊號通過合波器耦合到一根光纖上傳輸，再用解複用器將會和光訊號分解成原來的多路光波訊號。

之前文章有介紹
態路小課堂丨CWDM簡介
態路小課堂丨DWDM簡介

4種WDM技術

01 CWDM
CWDM波長範圍從1271nm-1611nm（最開始ITU規定的是1270nm-1610nm），波長間隔20nm，有18個波段。

在12波應用，CWDM方案中的前6波（1270nm-1370nm）可採用無製冷DML鐳射器和PIN探測器的低成本設定，並且具有成熟的產業鏈支援，具有非常大的優勢，可以很好地滿足6波基站需求。
後6波（1470nm-1570nm）色散代價較大，需要採用EML鐳射器或APD探測器來保證相同的鏈路功率預算；因此，在面臨12波的應用需求時，該方案在成本控制上有較大難度。
02 DWDM
DWDM主要是基於ITU-T G.698.x標準，DWDM的波長間隔可以是1.6nm、0.8nm、0.4nm、0.2nm，可以容納40、80、160個波（最大可支援192波）。DWDM的波長範圍為1525nm至1565nm（C波段）和1570nm至1610nm（L波段）。

DWDM方案包括兩種不同的實現手段：
1、波長可調諧光模組:該方案具有埠無關、波長自適應等優點，波長可調諧範圍包括6波、12波、20波和40波等，一款光模組可以滿足所有應用場景的需求，但可調諧光模組的高成本成為其推廣、應用於5G前傳的瓶頸。
2、固定波長光模組:該方案可以支援48波/96波，但整體執行維護更加複雜。DWDM波長處於色散代價較高的區域，鐳射器僅能使用EML鐳射器方案，成本較高。
03 LWDM
LWDM（LAN-WDM）細波長分波多工，符合IEEE 802.3BA標準，是中國電信推出的傳輸方案，LWDM是採用了位於O-band（1260nm～1360nm）範圍的1269nm～1332nm波段的12個波長，波長間隔為4nm。

在4*25G QSFP28 LR4光模組中，採用4路LWDM波長
前4個波：
1295.56nm 1300.05nm 1304.58nm 1309.14nm
後4個波：
1273.54nm 1277.89nm 1282.26nm 1282.66nm
複用CWDM的4個波長：
1269.23nm 1332.41.nm 1313.73nm 1291.10nm
LWDM方案中的波長色散代價很小，採用PIN探測器接收就能很好地解決10km甚至15km的傳輸，但是目前LWDM方案僅有8個波長較為成熟。中國聯通、中國電信共建共用5G基站，共站頻譜頻寬達到200MHz，需要12波的解決方案，按照800GHz通道間隔上下擴充套件實現。
由於波長間隔較短，需要TEC溫控來穩定光源的工作波長，會增加光模組的功耗，但此設定的8個波長鐳射器的產業鏈成熟。4個新擴充套件波長鐳射器，有一個借用CWDM 1291nm，其餘3個可在原有LWDM波長基礎上擴充套件得到。
04 MWDM
MWDM是中等波長分波多工，是中國移動推出的傳輸方案，在CWDM方案的前6波的基礎上，通過增加TEC（Thermal Electronic Cooler, 半導體制冷器）溫度控制，通過將這6波分別向左或右平移3.5nm波長，從原有的6波擴充套件成12波。

這種方案既重用了CWDM的產業鏈，也能夠滿足前傳10km距離需求，同時也節約了大量的光纖資源。
MWDM優勢明顯，可以重用低成本25G WDM產業鏈，快速成熟滿足5G前傳12波商用。通過TEC溫控技術實現2倍擴波，快速重用CWDM低成本25G DML光晶片；設計DML鐳射器波長，和CWDM共外延工藝和晶片生產產業鏈，僅調整光柵設計引數；採用TEC溫控的MWDM與CWDM光模組光電器件一致，理論上成本和功耗趨同。

總結

不同的WDM技術各有優缺點，當前的5G前傳網路是色散受限的高速短距傳輸，因此傳輸波長選擇以1310nm為中心的O波段，主要的技術方向是6通道採用6波長CWDM設定，12通道採用12波長MWDM/LWDM設定。