当今时代，5G网络正在如火如荼的建设中。其中，在建设5G前传网络时，运营商显然陷入两难选择。如果选择运维效率更高的有源WDM方式，成本就会增加；如果选择低成本部署的无源WDM方式，运维效率难以提升，未来无法匹配业务需求，运营商辛辛苦苦建设的5G网络也将失去意义。 因此，中国移动及中国电信运营商希望寻找兼顾成本及运营效率的5G前传网络部署方式。 俗话说，“鱼和熊掌不可兼得”。但5G承载领域通信人，借助创新打破了这一规律。半有源前传方案的诞生，让“鱼”和“熊掌”都成为可能。 5G前传半有源设备方案特点是DU侧采用有源WDM，而AAU天线侧采用无源WDM，有效降低了成本，且通过有源设备的介入有效的解决了无源WDM的缺点，可以实时监测前传波分光网络的状态并提供光层的1:1保护，保证了5G前传业务链路的传输可靠性。 针对以上5G前传需求，运营商提出了各自的半有源波分方案。由中国移动联合华为、中兴通讯等企业，首次提出半有源Open-WDM/MWDM（中等波分复用）技术方案。中国电信联合信通院提出LWDM(细波分复用)方案。 运营商对于5G前传的基础需求是需要满足12波WDM，虽然CWDM是发展较早且较为成熟的方案。但是，CWDM并不能满足其要求。因此，MWDM和LWDM主要是在中国5G前传网络环境下应运而生。 CWDM和DWDM都已经是较为常见的WDM波分复用技术，究竟那么什么是MWDM和LWDM呢？ CWDM有18个波长（1271~1611nm），但由于考虑到部分波段的衰减比较大，以及基于成本的考虑，使用较多的只有其中的6个波长（1271nm、1291nm、1311nm、1351nm、1371nm）。 MWDM就是在CWDM 的6个波长基础上，左右偏移3.5nm扩展为12波（1267.5、1274.5、1287.5、1294.5、1307.5、1314.5、1327.5、1334.5、1347.5、1354.5、1367.5、1374.5nm）来满足运营商需求。 而LWDM是基于以太网通道的波分复用Lan-WDM技术，也被称为细波分复用。其通道间隔为200~800GHz，此范围介于DWDM（100GHz、50GHz）和CWDM（约3THz）之间。LWDM是采用了位于O波段（1260nm～1360nm）范围的1269nm到1332nm波段的12个波长，波长间隔为4nm（1269.23、1273.54、1277.89、1282.26、1286.66、1291.1、1295.56、1300.05、1304.58、1309.14、1313.73、1318.35nm）。…

DWDM：Dense Wavelength Division Multiplexing（密集波分复用）是能组合一组光波长用一根光纤进行传送的技术。这是一项用在现有的光纤骨干网上提高带宽的激光技术。DWDM技术是光网络的扩展，DWDM的主要优势在于它独立于协议和传输速率，基于DWDM的网络可以在IP，ATMSONET，SDH和以太网中传输数据。 本文介绍DWDM常用光器件，以及这些光器件的组合解决方案。 DWDM系统通常有以下光器件：DWDM光模块、DWDM MUX/DEMUX、DWDM OADM和光放大器。   DWDM光模块 作为光模块中的一类，DWDM光模块和普通光模块一样，是光电信号转换的重要器件。DWMD光模块需要DWDM波分复用器配合应用，对应的波段通过合分波在一芯或一对光纤中实现大容量远距离通信传输。每个DWDM光模块都具有自己特定波长，采用DWDM技术，可大大节省光纤资源，而普通光模块不行。当今市场上多数为工作在100GHz和50GHz的DWDM光模块（DWDM SFP，DWDM…

在上文《用于WDM系统的EDFA》我们已经初步了解了EDFA的工作原理、结构及其优缺点，本文我们来继续了解EDFA的种类。   EDFA根据在系统中的位置及作用，可以分为后置放大器（功率放大器）BA、中继放大器（线路放大器）LA和前置放大器PA。 图1 ：光传输线路示意图   功率放大器…

EDFA是英文“Erbium Doped Fiber Amplifier”的缩写，即掺铒光纤放大器，是一种使用铒离子来作为增益介质的光纤放大器。光放大器能够直接放大光信号，而无需在放大之前将信号转换为电信号，这也是最突出的功能，是长距离光通信中重要的光学部件。   EDFA在DWDM系统中已经得到广泛地使用，通常用于补偿长距离光通信中的链路损耗。最重要的特征是它可以同时放大多路光信号，并且可以与WDM技术轻松组合。EDFA的常用波段是C波段和L波段。   EDFA工作原理 EDFA的放大作用是通过1550nm波长的信号光在掺铒光纤中传输与铒离子相互作用产生的。Er3+（铒离子）有三个工作能级：E1,E2和E3，如图所示。其中E1能级最低，称为基态；E2能级为亚稳态，E3能级最高，称为激发态。…

5G大规模建设将对基站光缆资源、投资、维护管理方面都造成巨大的压力。5G前传作为5G承载网重要部分，方案选择将直接影响运营商的投资和建设效率等。其中波分复用方案优势显著，成为5G前传的主流方案。 本文通过详细分析5G前传业务需求变化，针对现有前传波分技术多样化的状况，从承载能力、维护能力、成本预算等角度进行分析，提出了5G前传承载方案建议。为缓解前传资源消耗、降低5G前传网络建设投资、提升前传承载效能提供支撑和参考。 目前业内主流前传波分解决方案主要包括无源CWDM、半有源Open-WDM和PAB-WDM方案。   无源CWDM 无源CWDM系统包括固定波长的CWDM彩光模块和合分波器。组网方式如图1所示，彩光模块直接安装在DU和AAU设备上替换原有灰光模块，外置基于TFF技术的CWDM合分波器，采用单纤双向方式满足时延、同步的对称性。采用ITU-TG.694.2标准规范的18个波长。主流的无源CWDM方案分为1:6/1:12，支持级联组网。 图1：无源CWDM方案 无源CWDM技术成熟，纤芯收敛能力强，对于共享站可采用叠加1:6或1:12方案，仅需1~2芯主干及配线光缆，可大幅节省纤芯需求，降低开站配套成本。…

5G前传经历着从“无”到“有”，再到“优”的升级。5G前传故障比4G恶化近10倍，潜在光路故障点大幅增加，对5G可用性影响不容忽视，而前传是5G网络可用性关键瓶颈。因此，5G前传建设需综合全生命周期的经济性、可运维性和可用性。目前CWDM/LWDM/MWDM/DWDM/等多种5G前传WDM承载方案并存发展，支持OAM机制的半有源波分方案成为前传部署形态热点。   什么是前传半有源波分方案？ 半有源波分方案指在RRU/AAU侧使用无源波分设备，而在BBU/DU侧使用有源设备。AAU侧在无源波分复用器和光纤线路之间串接上耦合器，不同波长信号经过无源波分复用器后在一根光纤中进行传输；在DU侧的合分波器和光纤线路之间串接上光开关组件，将前传的彩光信号进行转发，并对AAU的彩光模块进行运维，该方案兼顾了节省光纤资源与适当运维。 在BBU/DU侧，光开关的两个端口分别连接到主、备用路由的光纤，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。 BBU/DU侧的光开关和光纤线路之间还串接了一个1:2不均匀分光的光分路器OPS，以实现对光纤链路的监测。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，并将监测信息传给网管。   半有源波分方案优势…

波分复用（WDM）是当前光纤通信扩容的主要手段。WDM波分复用器传输的基本元件是光学滤波器，WDM器件按硬件产品的工作原理分类，可分为滤波片式（Filter）、熔融拉锥式（FBT）和阵列波导光栅（AWG）。本文解析TFF型三端口波分复用器件即Filter-WDM。 TFF薄膜滤波片 Filter-WDM通常称为三端口波分复用器，由薄膜滤波器（TFF）构成，TFF由几十层不同材料、不同折射率和不同厚度的介质膜组合而成。以高/低折射率介质膜构成的周期结构，从而对一定的波长范围呈通带，而对另外的波长范围呈阻带，形成所要求的滤波特性。其功能类似于部分反射膜。中间的腔层将两个反射镜隔开。 图1：基于薄膜技术的FPI干涉仪 使用基于薄膜技术的FPI干涉仪作为光学滤波器。干涉仪的透射峰是周期性的，随着镜面反射率的增加，透射谱的精细度越来越高。…

由于5G网络使用的频段较高，基站覆盖范围变小，因此比4G需要的基站数量更多。这将导致5G基站组网中，需要使用的光纤资源也成倍增加。对5G前传网络而言，光纤资源的利用效率，将是重要的考量因素。 PON优势 PON具有足够的灵活性，可靠性和效率，可以在单个网络中为蜂窝和固定宽带提供前传传输，相比其他网络需要针对不同技术进行不同类型的分发，PON拥有巨大的优势。 在许多国家和地区，已经部署了现有的PON网络，以实现宽带光纤到户/企业（FTTx）。为了使5G入户和企业，还必须有数百万个天线与RAN之间的连接。通过使用基于PON的点对多点树形拓扑的体系结构，运营商可以减少所使用的干线光纤的数量。 现有的FTTx网络规模庞大，具有足够的线路和端口资源以及必要的光学设备和电源。PON提供了弹性方案，即使线路断开也能保持连接。最重要的是，PON通过利旧现有的光纤和光滤波器来降低网络成本，并且它可以用比其他传输选项更大的容量来处理各种流量。 因此，现有的PON是将5G流量从RU传输到DU甚至可能再传输到其余接入网的理想解决方案。 PON方案 GPON/XGS-PON 作为5G基础设施的可能选择，PON有许多不同类型。FTTH目前是GPON的最高要求，它可以提供最大约2.5Gbps下行和1.2Gbps上行的容量。但是前传需要大量的容量，例如XGS-PON，在向25G PON过渡的过程中可以提供10Gbps的上行和下行。 NG-PON2 NG-PON2则可以通过使用八种XGS-PON波长在PON的每个方向上处理高达40Gbps的速率。然后，这要求每个端点中的可调接收器能够区分和监督各种波长。由于其巨大的传输能力，它具有扩展PON网络的潜力，甚至还可以连接DU和CU之间的中传，以及更深入地进入无线接入网络。…

阵列波导光栅（AWG, Arrayed Waveguide Grating）是32通道以上DWDM模块的主要技术途径。AWG具有滤波特性和多功能性，可获得大量的波长和信道数，实现数十个至几百个波长的复用和解复用。利用N×N的矩阵形式在N个波长上可同时传输N路不同的光信号，并能灵活地与其它光器件构成多功能器件和模块。此外，AWG还具有高稳定性及好的性价比，非常适合高速大容量的DWDM 系统使用。 AWG器件是以光集成技术为基础的平面波导型器件，具有平面波导技术的潜在优点，适宜于批量生产，重复性好，尺寸小，插入损耗均匀性较好，加温控后热稳定性好，并且可与有源器件集成，组成光电集成电路（OEIC）等，是未来光通信发展的主流技术。 为什么需要AWG？ 在光纤通信系统中，最早商用的DWDM模块是由多个三端口的介质膜滤波器（TFF）串联而成，但是当信道数大于16时，基于TFF技术的DWDM模块因损耗太大，不能满足应用需求。然而，一个典型的DWDM系统，通常在单根光纤中传输40或者48个波长，因此需要更大端口数的复用/解复用器。串联结构的WDM模块会在后面端口累积太多功率损耗，因此需要采用并行结构，一次性对数十个波长进行复用/解复用操作。阵列波导光栅AWG就是这样一种光器件。…