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 / 8 | 2.5 / 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 / 10 | 12.2 / 24.3 Gb/s | 4G/5G 遗留 | 25G 级 SFP28 |
| eCPRI | 10 / 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 | 10–100G | IP/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 | 2 | 12 个通道,1271–1491(或 1271–1611) |
| 无源 CWDM,单纤 | 1 | 12 个通道承载 6 条链路 |
| MWDM / LWDM,双纤 | 2 | O 波段内 12 个通道,适合 25G |
| DWDM(固定或可调谐) | 2 | 40+ 通道;可调谐 SFP28 可减少库存 |
| 半有源/有源 WDM | 1–2 | 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 6 | 6 | 1271–1371 nm(O 波段) | 10/25G | 1310 附近色散低——适合 25G;避开 1383 nm 水峰 |
| CWDM 12 | 12 | 1271–1491 或 1291–1511 nm | 10G;O 波段通道可用于 25G | E/S 波段通道在 25G、10 km 以上存在色散问题 |
| CWDM 18 | 18 | 1271–1611 nm | 1–10G | 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 / 1374.5 | 25G | 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) | 12 | 1269–1318 nm 附近的 800 GHz 栅格(扩展自 100GBASE-LR4 的 LAN-WDM 波长集) | 25G | O 波段;制冷 DFB;滤波器比 CWDM 更窄 |
| DWDM | 40–96 | C 波段,100/50 GHz | 10/25G | 可调谐 SFP28 前传模块;制冷;成本和功耗更高 |
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
- 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)。
- 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。
- 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)。
- 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)。
- 按通道给模块贴标签;单纤方案需要成对标注(单纤 CWDM 与 OADM)。
- 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)。