CWDM в доступе и мобильном fronthaul: CPRI/eCPRI, MWDM, LWDM

Вне дата-центров крупнейший потребитель оптики класса CWDM — мобильная сеть. Каждому радиомодулю 4G/5G на башне нужна волоконная линия до блока обработки — fronthaul, — а запасного волокна на башнях почти нет. Пассивный WDM позволяет дюжине радиомодулей делить одну жилу — поэтому и существуют на рынке цветные SFP 10G/25G индустриального температурного диапазона. Здесь — интерфейсы fronthaul, применяемые там планы WDM (CWDM, MWDM, LWDM, DWDM) и эксплуатационные ограничения, отличающие оптику fronthaul от корпоративной.

Интерфейсы fronthaul

Интерфейс	Скорость	Природа	Оптика
CPRI option 3 / 6 / 7 / 8	2,5 / 6,1 / 9,8 / 10,1 Гбит/с	оцифрованное радио с постоянной скоростью (4G)	SFP/SFP+ 1G–10G, 8B/10B или 64B/66B по опции
CPRI option 9 / 10	12,2 / 24,3 Гбит/с	наследие 4G/5G	SFP28 класса 25G
eCPRI	Ethernet 10 / 25 Гбит/с	пакетный (5G, функциональное разделение 7.2x)	SFP+ 10G, SFP28 25G — рабочая лошадка 5G
Backhaul / midhaul	10–100G	IP/Ethernet	стандартная оптика

Fronthaul ограничен задержкой: бюджет в одну сторону около 100 мкс (5G split 7.2x) с учётом волокна (5 мкс/км) ограничивает радиомодули примерно 10–20 км от блока обработки — отсюда классы дальности 10/20/40 км и отсутствие чего-либо длиннее.

Зачем WDM

Вариант	Волокон на узел (12 радиомодулей)	Примечания
Выделенные пары волокон	24 (или 12 одноволоконных BiDi)	нужно много волокна
Пассивный CWDM, два волокна	2	12 каналов 1271–1491 (или 1271–1611)
Пассивный CWDM, одно волокно	1	6 линков на 12 каналах
MWDM / LWDM, два волокна	2	12 каналов в O-диапазоне, дружественных к 25G
DWDM (фиксированный или перестраиваемый)	2	40+ каналов; перестраиваемый SFP28 сокращает запас
Полуактивный / активный WDM	1–2	пассив на башне, актив (с мониторингом) в узле

Планы длин волн

План	Каналов	Длины волн	Скорость	Примечания
CWDM 6	6	1271–1371 нм (O-диапазон)	10/25G	малая дисперсия около 1310 — хорошо для 25G; избегать водного пика 1383 нм
CWDM 12	12	1271–1491 или 1291–1511 нм	10G; 25G на каналах O-диапазона	у каналов E/S-диапазона проблемы с дисперсией на 25G на 10 км
CWDM 18	18	1271–1611 нм	1–10G	полная сетка; 1550–1610 ограничены дисперсией на 10G/40 км (План каналов)
MWDM (medium WDM)	12	первые шесть каналов CWDM, расщеплённые на ±3,5 нм: 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	только O-диапазон → безопасные по дисперсии 25G на 10–20 км; DFB со стабилизацией TEC; продвигается China Mobile
LWDM (LAN-WDM)	12	сетка 800 ГГц около 1269–1318 нм (расширяет набор LAN-WDM 100GBASE-LR4)	25G	O-диапазон; охлаждаемый DFB; фильтры уже, чем у CWDM
DWDM	40–96	C-диапазон, 100/50 ГГц	10/25G	перестраиваемые модули SFP28 для fronthaul; охлаждаемые; дороже и мощнее

Справочники длин волн: Диапазоны длин волн, Сетка ITU.

Требования к модулям fronthaul

Требование	Почему	Типичное значение
Индустриальная температура	уличные шкафы и радиомодули на башне	−40 … +85 °C (I-temp)
Дальность 10 / 20 / 40 км	расстояния башня — узел в бюджете задержки	10G: 10–40 км; 25G: 10–20 км
Стойкость к дисперсии на 25G	25G NRZ на 10–20 км по каналам CWDM E/S/C-диапазонов не работает; нужны планы O-диапазона или стойкие лазеры	MWDM/LWDM или 25G CWDM только на 1271–1371
Малая мощность	у радиомодулей ограниченный бюджет питания	без охлаждения, где план позволяет (CWDM), с TEC, где нет (MWDM/LWDM/DWDM)
DDM с удалённым мониторингом	техника на башне нет	Rx/Tx/температура через управление радиомодуля или узла
Валидация вендором	производители радио и блоков обработки ведут белые списки оптики	Вендор-лок
Перестраиваемый вариант	один запасной покрывает все каналы	перестраиваемый DWDM SFP28 (Перестраиваемые трансиверы)

Полуактивный WDM

Чтобы мониторить пассивный узел на башне из центра, полуактивные системы оставляют башню пассивной (только mux), а в узле ставят активный блок, терминирующий и переизлучающий каждый канал, добавляя OTDR-подобный надзор, мониторинг мощности по каналам и защиту. Полностью активный WDM ставит оборудование на обоих концах. Выбор — компромисс между питанием и местом на башне и наблюдаемостью.

Чек-лист проектирования и ввода

Число радиомодулей на узел и план роста → план каналов (6/12/18, MWDM/LWDM, DWDM).
Расстояния → класс дальности и проверка дисперсии по каждой длине волны на скорости интерфейса.
Бюджет по каналам с учётом mux/demux, OADM и разъёмов (Мультиплексоры и бюджет линии).
Выбор I-temp-модулей, валидированных для вендоров радио и блоков обработки; проверка кодирования длины волны и кодов скорости на столе (Трансиверы CWDM).
Маркировка модулей по каналам; одноволоконным планам нужны метки пар (Одноволоконный CWDM и OADM).
Запись Rx по каналам на обоих концах при вводе; мониторинг через DDM радиомодуля.

Корпоративный и кампусный CWDM

Те же пассивные комплекты обслуживают кампусные кольца и метро-линии для сервисов 1G/10G, где волокно арендуется пожильно: пара мультиплексоров на 8 или 16 каналов заменяет 8–16 пар волокон, OADM обслуживают промежуточные здания, а модули класса 40 км покрывают большинство метро-расстояний (Внедрение CWDM).

В CodingBox

Оптика fronthaul читается как любой CWDM/DWDM SFP: поле длины волны, коды скорости (опции CPRI кодируются своей битовой скоростью; eCPRI — как Ethernet 10G/25G), температурный класс в PN вендора и живой DDM. Согласованное кодирование длины волны и скорости с реальным лазером — то, что держит белый список вендора радио и план каналов мультиплексора в согласии (Check transceiver, Редактор EEPROM).