单纤双向收发模块的规模商用

引 言

随着移动网络 4G、物联网业务开展、乡镇宽带固网业务全面铺开及业务的迅猛发展，基础光纤资源严重短缺的瓶颈问题日益突出。而城市规划建设已基本完成，重新布设管网和光缆已不太可能，这与日益增长的业务需求形成巨大矛盾，严重制约着运营商的业务发展。如何充分利用现有光缆资源，增加网络容量、保障业务接入、促进业务发展迫在眉睫。

目前，最简单、实用、高效，又节约成本的方法是使用单纤双向收发系统，把需要两芯光纤传输的数据集中在一芯光纤中传输，使传输容量增加一倍。这种方式可利用现有光缆，提高纤芯利用率，避免光缆重复铺设，有效节约成本。

1 技术研究

1.1 单纤双向收发技术

1.1.1 BIDI单纤双向光模块技术

BIDI 光模块，即单纤双向光模块（Bi-directional）。一般光模块均具有 TX 发射端口与 RX 接收端口，而 BIDI 光模块只有 1 个端口，通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完成1 310 nm 光信号的发射和 1 550 nm 光信号的接收，或者相反。因此，BIDI 模块必须成对使用，BIDI 光模块最大的优势是节省光纤资源，将两根传输光纤合二为一。BIDI 光模块应用在 IPRAN 传输系统、BBU-RRU 对接链路中可以替代现网普通光模块，实现单纤收发（华为、中兴、烽火均支持）；同时， 在波分传输系统中，在客户侧及波分侧均能实现单纤双向传输。

BIDI 光模块实现单纤双向传输的原理 ：

（1）考虑使用 1 310 nm/1 550 nm，1 310 nm/1 490 nm 或1 490 nm/1 570 nm 波长信号在一根光纤上实现双向传输，提高光纤利用率 ；

（2）成对使用， 如本端使用 Tx1310nm/Rx1550nm（即使用 1310nm波长发送信息，使用 1550nm波长接收信息）， 则对端应使用 Tx1550nm/Rx1310nm（即使用310 nm 波长接收信息，使用 1 550 nm 波长发送信息）。

1.1.2 单纤双向转接器技术

单纤双向转接器通过内置 WDM 模块将线路侧收发光信号调制到一根纤芯上传输，在业务侧解调到收发光信号接口， 上下行分别采用不同光波长信号传输。单纤双向转接器为无源设备，需成对使用，每个转接器上提供一对线路侧光纤接口，两对业务侧光纤接口，可以将现网一对纤芯扩容至两对纤芯使用。目前主要的生产厂家有浙江亿邦、武汉友志等， 一般一对转接器报价大概在 1 500 ～ 2 000 元之间。这种方式虽然提高了链路传输容量，但需要增加单纤双向转接器， 增加了传输链路衰耗，且不便于后期维护。

综上所述，推荐使用 BIDI 单纤双向光模块技术。

2 BIDI单纤双向光模块技术应用方案

目前 BIDI 单纤双向光模块技术有三种应用方案 ：

(1) 用于传输设备之间 ；

(2) 用于 BBU和 RRU拉远 ；

(3) 用于 OLT上行。

2.1 应用方案 1

BIDI 光模块可应用于波分、分组设备线路侧及业务侧， 以节省传输设备组网纤芯。本文应用场景如图 1 所示。

2.2 应用方案 2

单芯双向适用于光纤建设成本过高的偏远地区少量业务开通，以及配线光缆建设不便的城区共址站点开通等纤芯不足场景。具体应用如图 2 所示。

2.3 应用方案 3

可用于 OLT 上行，对于需要紧急开通、光缆建设周期长或光纤建设成本过高的部分固网业务，以及固网业务优化时纤芯不足等场景。方案流程如图 3 所示。

                                                                                                                                                               图 3 方案流程

3 BIDI 单纤双向光模块技术应用场景

3.1 主干抽纤，减少对原主干纤芯的占用

在接入成本过高或交通干线站点等场景中，RRU 拉远、新建站点或者 OLT 上行从已建成光缆接头盒中抽芯，可考虑采用单芯收发技术。其优势是最大程度缩小对原主干直达光缆的纤芯占用，如图 4 所示。

3.2 RRU 拉远占用综合业务区共享纤芯

为节约接入主干光缆纤芯，在 RRU 拉远或者 OLT 上行占用综合业务接入区共享纤芯场景下，可以考虑采用单芯收发，应用场景如图 5 所示。

3.3 共站站点 RRU 拉远

在已有3G站点共4G站点，接入方式采用RRU拉远方式，需要占上游站点至本站点纤芯，采用此方式，原有光缆剩余1 芯就可解决问题，节省光缆建设成本，具体如图 6 所示。

3.4 商务楼宇室分建设

城区大型商业楼宇可用多套分布式系统覆盖，因此BBU-RRU 之间可考虑采用单纤收发技术，为后续宽带发展节余更多纤芯，应用场景如图 7 所示。

4 BIDI 单纤双向光模块技术应用效果

某区域将该技术应用于武广高铁 4G 站址建设中，4G 建设的站点大多为原 3G 站点的叠加覆盖，利用单纤双向收发模块具有以下优点 ：

（1）无需新建光缆 ：某区域武广 3G 站点共计 48 个，其 中 32 个为拉远站点，由于种种原因现已无空余纤芯使用。如果重新敷设光缆，不仅建设周期长，而且协调难度大，无法保证按时按质按量完成建设。

（2）建设方案简单 ：4G 站点的建设方案与 3G 建设方案大致相同，即在原有 3G RRU 站点的地方叠加建设 4G RRU。 原 3G RRU 用 2 芯拉远至 3G BBU，完全可利用这 2 芯资源， 由 1 芯承载原 3G 业务，另 1 芯承载 4G 业务。操作简单，不存在光路不通的情况。

（3）建设周期短 ：由于无需新建光缆，无需跳纤，设备安装厂家只需利用原光路，仅用 15 天就能够完成所有站点的建设任务。

（4）节省投资 ：原来武广站点的光缆建设大多采用直埋敷设，单个武广站点投资约为 3 万元（光缆材料加施工费），32 个站点投资近 100 万元。一对单芯双发光模块 0.3 万元，一个站 3G/4G 需用 2 对，一个站改造需 0.6 万元，32 个拉远站点共需用 32×0.6=19.2 万元。预计节约投资 100-19.2=81.8 万元。 图 8 所示为武广某区间段 3G/4G 测试效果图。测试结果表明，利用该技术后，该区间段 3G/4G 信号强度水平优于之前，且高于 -100 dB，达到预期覆盖效果。

5 结 语

在现有管道、纤芯等基础网络资源有限而需求量不断激增的情况下，急需寻求一种能有效解决网络资源短缺问题的方法。本文通过对单纤双向收发技术进行研究，提出不同的应用方案并分场景应用。从目前的应用效果来看，已完全满足业务对传输网的需求，可以有效解决目前光缆纤芯不足的问题，实现容量的快速提升与业务的快速开通，同时还节省了网络建设和维护成本，对运营商而言具有重要意义。