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बेतार तंत्र

मोबाइल संचार प्रति दशक एक पीढ़ी की प्रौद्योगिकी के विकास पैटर्न को जारी रखता है और 1G, 2G, 3G और 4G विकास के माध्यम से चला गया है। प्रत्येक पीढ़ीगत छलांग, प्रत्येक तकनीकी प्रगति ने औद्योगिक उन्नयन और आर्थिक और सामाजिक विकास में बहुत योगदान दिया है। 1जी से 2जी तक, एनालॉग से डिजिटल संचार में संक्रमण महसूस किया गया और मोबाइल संचार ने हजारों घरों में प्रवेश किया; 2जी से 3जी और 4जी में, आवाज से डेटा सेवाओं में परिवर्तन का एहसास हुआ और संचार दरों में सैकड़ों गुना वृद्धि हुई, जिससे मोबाइल इंटरनेट अनुप्रयोगों की लोकप्रियता और समृद्धि को बढ़ावा मिला। वर्तमान में, मोबाइल नेटवर्क सामाजिक जीवन के हर पहलू में एकीकृत हो गए हैं, लोगों के संचार, संचार और यहां तक ​​कि जीवन के पूरे तरीके को बदल रहे हैं। 4जी नेटवर्क ने एक समृद्ध इंटरनेट अर्थव्यवस्था का निर्माण किया है, जिससे लोगों को किसी भी समय और कहीं भी एक-दूसरे से संवाद करने की समस्या का समाधान मिल गया है। मोबाइल इंटरनेट के तेजी से विकास के साथ, नई सेवाएं और सेवाएं उभर रही हैं और मोबाइल डेटा ट्रैफिक में विस्फोट हो रहा है।
एक नए प्रकार के मोबाइल संचार नेटवर्क के रूप में, 5G न केवल मानव-से-मानव संचार की समस्या का समाधान करेगा, बल्कि उपयोगकर्ताओं को संवर्धित वास्तविकता, आभासी वास्तविकता और अल्ट्रा-हाई डेफिनिशन (3D) वीडियो जैसे अधिक immersive और चरम व्यावसायिक अनुभव प्रदान करेगा। , लेकिन मोबाइल मेडिकल, ऑटोमोटिव नेटवर्किंग, स्मार्ट होम, औद्योगिक नियंत्रण, पर्यावरण निगरानी और अन्य IoT अनुप्रयोगों की जरूरतों को पूरा करने, मानव-से-वस्तु और वस्तु-से-संचार की समस्या को भी हल करेगा। अंततः, 5G अर्थव्यवस्था और समाज के सभी क्षेत्रों में प्रवेश करेगा और अर्थव्यवस्था और समाज के डिजिटल, नेटवर्क और बुद्धिमान परिवर्तन का समर्थन करने के लिए एक महत्वपूर्ण नया बुनियादी ढाँचा बन जाएगा।

5वीं पीढ़ी की मोबाइल संचार प्रौद्योगिकी (5जी) उच्च गति, कम विलंबता और बड़ी कनेक्टिविटी के साथ ब्रॉडबैंड मोबाइल संचार प्रौद्योगिकी की एक नई पीढ़ी है। 5G संचार सुविधाएं लोगों, मशीनों और चीजों के एक दूसरे से जुड़ने के लिए नेटवर्क इंफ्रास्ट्रक्चर हैं।
इंटरनेशनल टेलीकम्युनिकेशन यूनियन (ITU) ने 5G के लिए तीन प्रमुख एप्लिकेशन परिदृश्यों को परिभाषित किया है, अर्थात् उन्नत मोबाइल ब्रॉडबैंड (eMBB), अल्ट्रा-हाई रिलायबिलिटी लो लेटेंसी कम्युनिकेशन (uRLLC) और मैसिव मशीन क्लास कम्युनिकेशन (mMTC)। एन्हांस्ड मोबाइल ब्रॉडबैंड (eMBB) मोबाइल इंटरनेट ट्रैफ़िक की विस्फोटक वृद्धि पर ध्यान केंद्रित करता है और मोबाइल इंटरनेट उपयोगकर्ताओं को अधिक चरम एप्लिकेशन अनुभव प्रदान करता है; अल्ट्रा रिलायबल लो लेटेंसी कम्युनिकेशन (यूआरएलएलसी) औद्योगिक नियंत्रण, टेलीमेडिसिन, स्वायत्त ड्राइविंग और विलंबता और विश्वसनीयता के लिए उच्च आवश्यकताओं वाले अन्य लंबवत उद्योग अनुप्रयोगों पर केंद्रित है; मैसिव मशीन टाइप कम्युनिकेशन (mMTC) स्मार्ट शहरों, स्मार्ट होम्स, पर्यावरण निगरानी और अन्य अनुप्रयोगों पर ध्यान केंद्रित करता है जो ट्रांसमिशन पर निर्भर करते हैं। एमएमटीसी मुख्य रूप से स्मार्ट शहरों, स्मार्ट घरों, पर्यावरण निगरानी और संवेदन और डेटा संग्रह को लक्षित करने वाले अन्य अनुप्रयोगों के लिए है।
ITU ने 5G के लिए आठ प्रमुख प्रदर्शन संकेतक परिभाषित किए हैं, जिनमें से उच्च गति, कम विलंबता और बड़ी कनेक्टिविटी सबसे प्रमुख विशेषताएं हैं, जिसमें 1Gbps तक उपयोगकर्ता अनुभव दर, 1ms जितनी कम विलंबता और 1 मिलियन कनेक्शन / वर्ग तक उपयोगकर्ता कनेक्टिविटी शामिल है। किलोमीटर।

5G मोबाइल संचार प्रमुख प्रदर्शन संकेतक
1. HD वीडियो और आभासी वास्तविकता जैसे बड़े डेटा वॉल्यूम के प्रसारण को पूरा करने के लिए 10-20Gbit/s की चरम दर की आवश्यकता होती है।
2. स्वायत्त ड्राइविंग और टेलीमेडिसिन जैसे रीयल-टाइम अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए 1ms जितनी कम एयर इंटरफ़ेस विलंबता।
3. IoT संचार को पूरा करने के लिए लाखों कनेक्शन/वर्ग किलोमीटर उपकरणों को जोड़ने की क्षमता के साथ।
4. एलटीई की तुलना में स्पेक्ट्रम दक्षता में 3 गुना से अधिक सुधार किया जाना चाहिए।
5. 100Mbit/s के उपयोगकर्ता अनुभव दर के साथ निरंतर विस्तृत क्षेत्र कवरेज और उच्च गतिशीलता।
6. 10 एमबीपीएस / एम 2 या उससे अधिक की यातायात घनत्व।
7. गतिशीलता 500 किमी / घंटा की उच्च गति गति का समर्थन करती है

ऑप्टिकल मॉड्यूल 5G नेटवर्क की भौतिक परत के बुनियादी निर्माण खंड हैं, जो वायरलेस और ट्रांसमिशन उपकरण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, और सिस्टम उपकरण में उनकी लागत बढ़ रही है, यहां तक ​​कि कुछ उपकरणों में 50-70% से भी अधिक, जो कि एक प्रमुख तत्व है 5G कम लागत, व्यापक कवरेज।
विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य और मांग विश्लेषण तालिका 1 में दिखाए गए हैं।

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तालिका 1 5G असर ऑप्टिकल मॉड्यूल अनुप्रयोग परिदृश्य और मांग विश्लेषण

5G फ्रंट ट्रांसमिशन का विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य चित्र 1 में दिखाया गया है, जिसमें फाइबर डायरेक्ट कनेक्शन, निष्क्रिय WDM और सक्रिय WDM / ऑप्टिकल ट्रांसपोर्ट नेटवर्क (OTN) / स्लाइस पैकेट नेटवर्क (SPN) और इसी तरह शामिल हैं। प्रत्यक्ष फाइबर परिदृश्य आम तौर पर 25 जीबी / एस ग्रे ऑप्टिकल मॉड्यूल का उपयोग करता है, जो दो-फाइबर द्वि-दिशात्मक और एकल-फाइबर द्वि-दिशात्मक प्रकारों का समर्थन करता है, मुख्य रूप से 300 मीटर और 10 किमी संचरण दूरी सहित। निष्क्रिय WDM परिदृश्यों में मुख्य रूप से पॉइंट-टू-पॉइंट निष्क्रिय WDM और WDM-PON शामिल होते हैं, जो कई AAU से DU कनेक्शन प्राप्त करने के लिए एक जोड़ी या एकल फाइबर का उपयोग करते हैं, आमतौर पर 10Gb/s या 25Gb/s रंगीन ऑप्टिकल मॉड्यूल की आवश्यकता होती है। सक्रिय WDM/OTN परिदृश्यों के लिए, 10Gb/s या 25Gb/s शॉर्ट-हॉल ग्रे मॉड्यूल आमतौर पर AAUs/DUs और WDM/OTN/SPN उपकरणों और N x 10/25/50/100Gb/s डुअल-फाइबर बाय के बीच आवश्यक होते हैं। WDM/OTN/SPN उपकरणों के बीच -दिशात्मक या एकल-फाइबर द्वि-दिशात्मक रंग मॉड्यूल आवश्यक हैं।

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चित्र 1 5G फॉरवर्ड ट्रांसमिशन के लिए विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य

5G फ्रंट ट्रांसमिशन एप्लिकेशन परिदृश्यों के लिए ऑप्टिकल मॉड्यूल की विशिष्ट आवश्यकताएं इस प्रकार हैं।

(1) औद्योगिक ग्रेड तापमान रेंज और उच्च विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करें: AAU ऑल-आउटडोर एप्लिकेशन वातावरण पर विचार करते हुए, फ्रंट ट्रांसमिशन ऑप्टिकल मॉड्यूल को -40 ℃ ~ + 85 ℃ के औद्योगिक ग्रेड तापमान रेंज के साथ-साथ डस्टप्रूफ और अन्य आवश्यकताएं।

(2) कम लागत: 5जी में ऑप्टिकल मॉड्यूल की कुल मांग 4जी से अधिक होने की उम्मीद है, विशेष रूप से लाखों फ्रंट ट्रांसमिशन ऑप्टिकल मॉड्यूल के साथ, और कम लागत ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए उद्योग की मुख्य मांगों में से एक है। एक्सेस लेयर मुख्य रूप से 25Gb/s, 50Gb/s और 100Gb/s पर ग्रे या रंगीन ऑप्टिकल मॉड्यूल का उपयोग करेगी, जबकि एकत्रीकरण परत और ऊपर 100Gb/s, 200Gb/s और 400Gb/s पर अधिक DWDM रंगीन ऑप्टिकल मॉड्यूल का उपयोग करेगी।

फ्रंट ट्रांसमिशन ऑप्टिकल मॉड्यूल बेसबैंड प्रोसेसिंग यूनिट (BBU) और रिमोट रेडियो फ्रीक्वेंसी यूनिट (RRU) / सक्रिय एंटीना प्रोसेसिंग यूनिट (AAU) को जोड़ने वाले CPRI लिंक के भौतिक असर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। 2Gb/s के 1.25G युग से, 3Gb/s के 2.5G युग से, 4/6Gb/s के 10G युग तक, ऑप्टिकल मॉड्यूल दर का विकास जारी है, संचरण दूरी में मुख्य रूप से 300m, 1.4km और 10km, आदि शामिल हैं। 5G युग के आगमन के साथ, AAU एंटेना की संख्या 8T/8R से 64T/64R 8 गुना अधिक प्राप्त करने के लिए, 20MHz से 100MHz तक अशक्त पोर्ट की बैंडविड्थ, यदि CPRI कटौती योजना को बनाए रखते हैं, तो बैंडविड्थ की मांग 10Gb / दिखाई देगी s से 400Gb/s 40 गुना अधिक। बैंडविड्थ दबाव को कम करने के लिए उद्योग ने एएयू पर कुछ बीबीयू बेसबैंड प्रोसेसिंग को तैनात करने के लिए ईसीपीआरआई कटओवर योजना को अपनाया है, जिससे बीबीयू और एएयू के बीच बैंडविड्थ की मांग कम हो गई है। उदाहरण के लिए, 100MHz शून्य बैंडविड्थ और 64T/64R के साथ, 5G फ़ॉरवर्ड सिंगल इंटरफ़ेस बैंडविड्थ की आवश्यकता 25Gb/s परिमाण के क्रम तक गिर जाती है, जिसे परिपक्व ईथरनेट उद्योग श्रृंखला का पुन: उपयोग करके प्रभावी रूप से समर्थित किया जा सकता है।
5G परिनियोजन के शुरुआती चरणों में, तीन प्रमुख ऑपरेटर सर्वर रूम संसाधनों की आवश्यकता को कम करने के लिए BBU को केंद्रीकृत करते हैं, इस प्रकार तेजी से परिनियोजन को सक्षम करते हैं। हालाँकि, केंद्रीकृत रेडियो एक्सेस नेटवर्क (CRAN) परिदृश्य बड़ी मात्रा में बैकबोन फाइबर का उपभोग करते हैं, और उद्योग ने तदनुसार 25Gb/s-आधारित वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (WDM) समाधान प्रस्तावित किए जैसे 6-वेव CWDM, 12-वेव LWDM/MWDM और 48- तरंग DWDM फाइबर संसाधनों को अभिसरण और बचाने के लिए। जैसा कि 5G विकसित होता है, बाद के संस्करण (Rel 17/Rel 18) का फोकस सब 10GHz, मिलीमीटर वेव और अन्य फ्रीक्वेंसी बैंड पर होगा। अगर एंटेना की संख्या और हवाई अड्डों की बैंडविड्थ में और वृद्धि होती है, तो फ्रंट ट्रांसमिशन बैंडविड्थ आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए 50Gb/s और उच्च गति वाले ऑप्टिकल मॉड्यूल की आवश्यकता होगी।

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चित्र 2 5G फ्रंट ट्रांसमिशन बियरिंग डिमांड इवोल्यूशन

फ्रंट ट्रांसमिशन ऑप्टिकल मॉड्यूल में मुख्य रूप से 25 जीबी/एस और 100 जीबी/एस दो दर प्रकार शामिल हैं, सैकड़ों मीटर से 20 किमी सामान्य ट्रांसमिशन दूरी, विशिष्ट प्रौद्योगिकी स्थिति का समर्थन करते हैं जैसा कि तालिका 2 में दिखाया गया है।

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तालिका 2: 5G फ्रंट-एंड ऑप्टिकल मॉड्यूल तकनीक की स्थिति

वर्तमान में, उद्योग सक्रिय रूप से अगली पीढ़ी के ऑप्टिकल फ्रंट-एंड मॉड्यूल समाधानों की खोज कर रहा है जो उच्च गति, लागत प्रभावी हैं, फ्रंट-एंड औद्योगिक ग्रेड तापमान आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और संभावित आवश्यकताओं के साथ दस वर्षों से अधिक के लिए दीर्घकालिक विश्वसनीयता की गारंटी देते हैं। टेबल तीन।

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तालिका 3 5जी फॉरवर्ड ट्रांसमिशन के लिए नए ऑप्टिकल मॉड्यूल की संभावित मांग

5G बैकहॉल ऑप्टिकल मॉड्यूल में मुख्य रूप से 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s, 200Gb/s और 400Gb/s शामिल हैं, जिसमें विशिष्ट ट्रांसमिशन दूरी कुछ किलोमीटर से लेकर सैकड़ों किलोमीटर तक होती है, जो CPRI जैसे विभिन्न इंटरफ़ेस प्रोटोकॉल का समर्थन करती है। eCPRI, ईथरनेट और OTN, साथ ही NRZ, PAM4 और DMT जैसे मॉडुलन प्रारूप। तालिका 4

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तालिका 4: 5जी में बैकहॉल ऑप्टिकल मॉड्यूल प्रौद्योगिकी की स्थिति

400Gb/s 30/40km ऑप्टिकल मॉड्यूल तकनीक की बढ़ती परिपक्वता और 800Gb/s ऑप्टिकल मॉड्यूल के विकास के साथ, 5G बैकहॉल ऑप्टिकल मॉड्यूल के अगले चरण में और अधिक नए समाधानों का सामना करना पड़ेगा। 400Gb/s 30/40km ऑप्टिकल मॉड्यूल की बढ़ती परिपक्वता और 800Gb/s ऑप्टिकल मॉड्यूल के विकास के साथ, 5G के अगले चरण में बैकहॉल ऑप्टिकल मॉड्यूल के लिए अधिक नए विकल्प दिखाई देंगे।

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तालिका 5 5जी बैकहॉल के लिए नए ऑप्टिकल मॉड्यूल की संभावित मांग

लंबी अवधि में, 6G प्रौद्योगिकी अनुसंधान और अनुप्रयोग अन्वेषण में प्रगति जारी है, 6G फॉरवर्ड ट्रांसमिशन क्षमता में उल्लेखनीय वृद्धि देखने की संभावना है। 6G वायरलेस हॉटस्पॉट टेक्नोलॉजी रिसर्च व्हाइट पेपर (2020) के अनुसार, 6G को क्लाउड कंप्यूटिंग, बिग डेटा और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस के साथ और एकीकृत किया जाएगा, और वायरलेस कनेक्टिविटी आयाम और चौड़ाई में भारी वृद्धि होगी, जो एप्लिकेशन परिदृश्यों जैसे समर्थन कर सकती है अल्ट्रा-लार्ज बैंडविड्थ वीडियो ट्रांसमिशन, अल्ट्रा-लो लेटेंसी इंडस्ट्रियल IoT, और एयर-स्पेस-स्काई इंटरकनेक्शन, आदि। सिस्टम परफॉर्मेंस को 1Tb/s पीक रेट और 1Gb/s यूजर एक्सपीरियंस रेट और 6G रेडियो एक्सेस नेटवर्क ट्रांसमिशन जरूरतों को सपोर्ट करने की जरूरत है। 100G पीक रेट की तुलना में 5 के कारक से वृद्धि होगी, और एकीकृत एयर-स्पेस-स्पेस इंटरकनेक्शन की नई मांग को फॉरवर्ड ट्रांसमिशन क्षमता के मामले में 10 के कारक की आवश्यकता होगी।

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