［何世東 姚利民］

1 案例背景

5G 網絡建設的開展給本地承載網在大帶寬、網絡切片、網絡SDN 能力、時間同步等方面提出了更多新的需求，現(xiàn)有IP_RAN 網絡不具備大帶寬、網絡切片等能力，難以滿足5G 基站業(yè)務的承載，為解決上述挑戰(zhàn)，運營商提出了構建一張“網絡結構簡化、網絡協(xié)議簡化、網絡設備簡化、網絡控制和網絡管理智能化”的新型智能城域網絡。

智能城域網的核心設備（MCR）與匯聚設備（MER）數(shù)量較少，且全部安裝在核心匯聚機房；但接入設備（MAR）用來滿足5G 站點的接入，隨無線站點進行部署，具有數(shù)量多、分散廣的特點，MAR 接入環(huán)組網對接入光纜需求很大，考慮原有IP_RAN 網絡上承載了大量3G/4G、寬帶等業(yè)務，短期內無法退網，使得原來IPRAN組網纖芯無法騰退給MAR 組網使用，且隨著光纜建設難度越來越大，采用一種創(chuàng)新性的建網方式，達到建設周期短、操作簡單、成本低且后期維護便利成為了迫在眉睫的問題。

2 案例描述

2.1 智能城域網建設方式

根據(jù)網絡建設要求，MAR 設備應以綜合業(yè)務接入點及BBU 集中點為覆蓋目標，依托現(xiàn)有光纜資源，采用環(huán)形雙掛的方式到所屬匯聚區(qū)的成對匯聚MER 設備上。

MAR 的組網方式與IP_RAN 接入層的組網方式基本一致，都是設備環(huán)形組網，雙掛至匯聚設備；不同之處在于IP_RAN 的接入設備除了安裝在綜合業(yè)務接入點及BBU 集中點外，還安裝在了基站機房。MAR 組環(huán)時開通最快、成本最低的方式即依托現(xiàn)有IP_RAN 接入環(huán)的光纜資源，把已部署IP_RAN 接入設備的基站節(jié)點作為跳纖點，組網拓撲圖如圖1 所示。

圖1 IP_RAN 組網拓撲圖與智能城域網組網拓撲圖

2.2 MAR 建網痛點

MAR 設備的組網對各接入環(huán)路上的光纖冗余量提出了新要求，部分傳輸節(jié)點間的光纜資源已經匱乏，無法滿足MAR 組網的需求。往期建設中組網纖芯不足時通常采用重新布放光纜的方式，但該方式主要存在建設周期長、施工難度大、建設成本高、維護成本高的問題[1]。

以某本地網為例，在智能城域網建設的元年（2022年），共新增了194 端MAR 的設備，組建30 個環(huán)路，經核實有56 段落纖芯資源不足，若采用重新布放光纜的方式，需新建292.7 皮長公里光纜方可滿足MAR 組網的需求。

2.3 BIDI 光模塊的技術及應用

一種簡單、實用、快速的方法是使用BIDI 光模塊（單纖雙向光模塊），把需要兩芯光纖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)集中在一芯光纖中傳輸，使傳輸容量在以前的基礎上增加一倍。這種方式可利用現(xiàn)有光纜，提高纖芯利用率，避免光纜重復鋪設，有效節(jié)約建設成本。

2.3.1 BIDI 光模塊技術介紹

BIDI 光模塊，即單纖雙向光模塊（Bi-directional）。一般光模塊均具有TX 發(fā)射端口與RX 接收端口，而BIDI 光模塊只有1 個端口，通過光模塊中的濾波器進行，同時完成1 310 nm 光信號的發(fā)射和1 550 nm 光信號的接收，或者相反。因此，BIDI 光模塊必須成對使用，BIDI 光模塊最大的優(yōu)勢是節(jié)省光纖資源，將兩根傳輸光纖合二為一[1]。BIDI 光模塊應用在IP_RAN 傳輸系統(tǒng)、智能城域網系統(tǒng)、BBU-RRU 對接鏈路中可以替代現(xiàn)網普通光模塊，實現(xiàn)單纖收發(fā)（華為、中興、烽火均支持）。

BIDI 光模塊實現(xiàn)單纖雙向傳輸?shù)脑韀2]：

（1）考慮使用1 310 nm/1 550 nm，1 310 nm/1 490 nm或1 490 nm/1 570 nm 波長信號在一根光纖上實現(xiàn)雙向傳輸，提高光纖利用率；

（2）成對使用，如本端使用TX1 310 nm/RX1 550 nm（即使用1 310 nm 波長發(fā)送信息，使用1 550 nm 波長接收信息），則對端應使用TX1 550 nm/RX1 310 nm（即使用1 550 nm 波長發(fā)送信息，使用1 310 nm 波長接收信息）。

2.3.2 BIDI 單纖雙向光模塊應用實踐

以某本地網環(huán)路為例，因5G 業(yè)務接入需要，需對此環(huán)路進行智能城域網絡建設，先對其現(xiàn)網情況進行分析，接入環(huán)現(xiàn)狀如圖2 所示。

圖2 某本地網接入環(huán)現(xiàn)狀

該IP_RAN 接入環(huán)現(xiàn)有接入網元9 個，其中3 個網元機房的屬性為基站機房，其余6 個位綜合業(yè)務節(jié)點機房；且“蓼南-蓼南南鄉(xiāng)新池村-勝利-蓼花”的3 段光纜已無剩余纖芯。

根據(jù)建設要求，本次對此環(huán)路進行MAR 接入環(huán)改造，現(xiàn)有環(huán)路上3 個基站機房節(jié)點無需安裝MAR 設備，其它節(jié)點需安裝，即3 個基站機房節(jié)點在MAR 組網時已變?yōu)榱颂w點。環(huán)路改造拓撲圖如圖3 所示。

圖3 改造后MAR 接入環(huán)情況

此MAR 接入環(huán)架構搭建完成后，通過分析，“蓼南至蓼南鄉(xiāng)新池村”及“蓼南鄉(xiāng)新池村至蓼花”兩段光纜無剩余纖芯資源，無法滿足本次MAR 組網的需求，且“蓼南鄉(xiāng)新池村至蓼花”無直達纖芯資源，需通過“勝利基站機房”進行跳纖。

通過引入BIDI 光模塊，把涉及蓼南、蓼南鄉(xiāng)新池村、勝利、蓼花機房內的4 端IP_RAN 設備對應光模塊更換為BIDI 光模塊，更換完成后可將原先占用的2 芯光纖資源，騰退出1 芯光纖資源，用于滿足MAR 組網，共需要更換5 對光模塊。

2.3.3 BIDI 單纖雙向光模塊的應用效果

（1）組網割接便捷

如上例所示，MAR 組網方案與原有IP_RAN 接入層組網方案大致相同，原用2 芯承載IP_RAN 組網，完全可利用這2 芯資源，由1 芯承載原IP_RAN 組網，另1 芯承載MAR 的組網。實施操作簡單，只需要通過插拔光模塊、同步完成調測即可。

（2）無需新建光纜，建設周期短

如需要重新敷設光纜，不僅建設周期長，而且協(xié)調難度大，無法保證按時、按質、按量完成建設。采用BIDI光模塊由于無需新建光纜，無需跳纖，實施時在MAR 設備安裝調測環(huán)節(jié)同步把IP_RAN 的光模塊進行更換即可，不存在光路不通的問題，比利舊冗余纖芯進行組網更簡單。

（3）網絡質量無影響

BIDI 光模塊結構緊湊，光收發(fā)器件由BOSA 組成，現(xiàn)有技術已支持速率有155 M、1.25 G、10 G、25 G、40 G、100 G 等，足以滿足接入環(huán)速率要求。其使用的波長色散代價基本可忽略，傳輸指標方面與雙纖雙向光模塊并無其它區(qū)別。并且通過實際驗證，在本地網使用BIDI 光模塊后，均未發(fā)生故障。

（4）建設成本低

以該本地網MAR 接入環(huán)組網為例，采用重新布放光纜的方案共需新建光纜13 公里，新建一公里24 芯光纜需投資6 000 元，共需投資7.8 萬元。

若采用BIDI 光模塊的方案，IP_RAN 改造需要3 對BIDI 光模塊，MAR 設備組網需要2 對BIDI 光模塊，一對BIDI 光模塊為130 元，共需投資650 元，同時考慮光模塊施工費123 元【根據(jù)《信息通信建設工程預算定額》不打折計算得出，實際支付中還需按招標折扣進行打折】，綜上所需投資不超773 元。

因此，采用BIDI 光模塊的方案比重新布放光纜的方案一次性節(jié)約投資不少于7.723 萬元。

另外，MAR 接入環(huán)所組環(huán)路上節(jié)點各中繼段光纜，為接入主干光纜，其主要承載功能大部分為系統(tǒng)組環(huán)需要，因此中繼段光纜建設后，纖芯資源大部分空置。綜合評估：采用BIDI 光模塊的方案一般比重新布放光纜的方案成本低（特殊場景需單獨分析，如：此站點周邊業(yè)務很多，需要利用更多的光纖資源）。

3 分析總結

綜上所述，在MAR 設備組網時采用BIDI 光模塊具有三方面的優(yōu)勢。

①操作簡單：只需要在MAR 設備安裝調測時同步把IP_RAN 的光模塊進行更換即可，不需要對現(xiàn)網做其它調整，操作簡單快捷。

② 建設周期短：采用BIDI 光模塊時端到端利舊現(xiàn)有承載業(yè)務的纖芯，無需新建光纜，不存在光路不通的問題，極大的縮減了建設周期。

③建設成本低：一對BIDI 光模塊為130 元，僅為敷設20 m 光纜的價格。

BIDI 光模塊不僅可以解決新建網絡時纖芯資源不足的問題，也可以用在線路維護方面。在光纜線路發(fā)生意外中斷時，采用BIDI 光模塊對現(xiàn)有路由進行調配，先恢復鏈路工作，然后進行搶修，這大大提高了網絡的靈活性及安全性。如果原有傳輸系統(tǒng)采用BIDI 光模塊，維護與搶修的時間也會大大縮短，因為與傳統(tǒng)的雙纖雙向傳輸系統(tǒng)相比，需要維護及搶修的光纖數(shù)量減少了一半。

在現(xiàn)有管道、纖芯等基礎網絡資源有限而需求量不斷激增的情況下，BIDI 光模塊是一種能有效解決網絡資源短缺問題的方法。從目前的應用效果來看，BIDI 光模塊完全滿足IP_RAN、MAR 等傳輸設備組網的需求，解決設備組網過程中光纜纖芯資源不足的問題，實現(xiàn)業(yè)務簡單快速的開通，同時還節(jié)省了網絡建設和維護成本，對運營商而言具有重要意義。

當然，BIDI 光模塊屬于小型批量產品，在備貨、儲存、維護保養(yǎng)等方面也需額外注意。定期清潔以確保信號傳輸無誤、在使用和存放光模塊時需注意避免受到物理損害和過高過低溫度、長時間不使用的光模塊應安裝防塵塞存放并做好標簽。