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CWDM 在接入与移动前传中的应用:CPRI/eCPRI、MWDM、LWDM

在数据中心之外,CWDM 级光模块最大的用户是移动网络。铁塔上的每一台 4G/5G 射频单元都需要一条到基带单元的光纤链路——即前传——而铁塔上很少有富余的光纤。无源 WDM 让十几台射频单元共用一根光纤,这正是市面上工业温度 10G/25G 彩光 SFP 存在的原因。本页介绍前传接口、这里使用的 WDM 方案(CWDM、MWDM、LWDM、DWDM),以及使前传光模块不同于企业级光模块的运维限制。

前传接口

接口速率性质光模块
CPRI option 3 / 6 / 7 / 82.5 / 6.1 / 9.8 / 10.1 Gb/s恒定比特率的数字化射频信号(4G)1G–10G SFP/SFP+,按 option 分为 8B/10B 或 64B/66B
CPRI option 9 / 1012.2 / 24.3 Gb/s4G/5G 遗留25G 级 SFP28
eCPRI10 / 25 Gb/s 以太网分组化(5G,功能切分 7.2x)10G SFP+,25G SFP28——5G 的主力型号
回传/中传10–100GIP/以太网标准光模块

前传是受延迟约束的:单向预算约为 100 µs(5G 切分 7.2x 方案),包含光纤本身的延迟(5 µs/km),这把射频单元到基带之间的距离限制在约 10–20 km——这就是 10/20/40 km 传输距离分类的由来,也是没有更长距离型号的原因。

为什么使用 WDM

方案每站点光纤数(12 台射频单元)说明
独立光纤对24(或 12 根单纤 BiDi)需要大量光纤
无源 CWDM,双纤212 个通道,1271–1491(或 1271–1611)
无源 CWDM,单纤112 个通道承载 6 条链路
MWDM / LWDM,双纤2O 波段内 12 个通道,适合 25G
DWDM(固定或可调谐)240+ 通道;可调谐 SFP28 可减少库存
半有源/有源 WDM1–2铁塔端无源,汇聚点有源(带监测)

波长方案

方案通道数波长速率说明
CWDM 661271–1371 nm(O 波段)10/25G1310 附近色散低——适合 25G;避开 1383 nm 水峰
CWDM 12121271–1491 或 1291–1511 nm10G;O 波段通道可用于 25GE/S 波段通道在 25G、10 km 以上存在色散问题
CWDM 18181271–1611 nm1–10G完整栅格;1550–1610 在 10G/40 km 下受色散限制(信道方案)
MWDM(中等波分复用)12前六个 CWDM 通道各拆分 ±3.5 nm:1267.5 / 1274.5、1287.5 / 1294.5、1307.5 / 1314.5、1327.5 / 1334.5、1347.5 / 1354.5、1367.5 / 1374.525G仅 O 波段 → 10–20 km 下色散安全的 25G;TEC 稳频 DFB 激光器;由中国移动主导推动
LWDM(LAN-WDM)121269–1318 nm 附近的 800 GHz 栅格(扩展自 100GBASE-LR4 的 LAN-WDM 波长集)25GO 波段;制冷 DFB;滤波器比 CWDM 更窄
DWDM40–96C 波段,100/50 GHz10/25G可调谐 SFP28 前传模块;制冷;成本和功耗更高

波长参考资料:波段、 ITU 栅格。

前传模块要求

要求原因典型值
工业温度室外机柜和塔上射频单元−40 … +85 °C(I-temp)
传输距离 10 / 20 / 40 km铁塔到汇聚点的距离受延迟预算约束10G:10–40 km;25G:10–20 km
25G 下的色散容限E/S/C 波段 CWDM 通道上 25G NRZ 跑 10–20 km 会失败;需要 O 波段方案或色散容限型激光器MWDM/LWDM,或将 25G CWDM 限定在 1271–1371
低功耗射频单元功率预算有限方案允许时用非制冷(CWDM),不允许时用 TEC(MWDM/LWDM/DWDM)
带远程监测的 DDM铁塔上无技术人员值守通过射频单元或汇聚点的管理系统读取接收/发射光功率、温度
厂商验证射频和基带厂商对光模块设白名单厂商锁定
可调谐选项一个备件即可覆盖所有通道可调谐 DWDM SFP28(可调谐光模块)

半有源 WDM

为了从汇聚点监测一个无源铁塔站点,半有源系统让铁塔端保持无源(只有复用器),并在汇聚点放置一台有源设备,对每个通道进行终结和再发射,附带类似 OTDR 的监督功能、逐通道功率监测和保护。全有源 WDM 则在两端都部署设备。这一选择是在铁塔端的功耗、空间与可观测性之间做权衡。

设计与开通检查清单

  1. 统计每个站点的射频单元数量及增长计划 → 确定信道方案(6/12/18、 MWDM/LWDM、DWDM)。
  2. 距离 → 确定传输距离分类,并按接口速率核对各波长的色散情况。
  3. 逐通道核算预算,包括复用器/解复用器、OADM 和连接器(复用器/解复用器与链路预算)。
  4. 选择经过射频和基带厂商验证的工业温度模块;在台架上核实波长编码和速率代码(CWDM 光模块)。
  5. 按通道给模块贴标签;单纤方案需要成对标注(单纤 CWDM 与 OADM)。
  6. 开通时记录两端逐通道接收光功率;此后通过射频单元的 DDM 持续监测。

企业和园区级 CWDM

同样的无源套件也用于园区环网和城域链路上的 1G/10G 业务,尤其是按芯租用光纤的场景:一对 8 或 16 通道复用器可替代 8–16 对光纤,OADM 服务中间建筑,40 km 级模块可覆盖大多数城域距离(CWDM 部署)。

在 CodingBox 中

前传光模块的读取方式与任何 CWDM/DWDM SFP 相同:波长字段、速率代码(CPRI option 按其比特率编码;eCPRI 编码为 10G/25G 以太网)、厂商料号中的温度等级,以及实时 DDM。让波长和速率编码与实际激光器保持一致,正是使射频厂商白名单与复用器信道方案保持吻合的关键(光模块检测、EEPROM 编辑器)。


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