이동통신은 1년에 한 세대씩 기술 발전 패턴을 이어가며 2G, 3G, 4G, 1G 발전을 거쳤다. 각 세대의 도약, 각 기술의 진보는 산업 고도화와 경제 및 사회 발전에 크게 기여했습니다. 2G에서 2G로, 아날로그에서 디지털 통신으로의 전환이 실현되었고 이동 통신이 수천 가구에 진입했습니다. 3G에서 4G 및 4G에 이르기까지 음성 서비스에서 데이터 서비스로의 전환이 실현되고 전송 속도가 수백 배 증가하여 모바일 인터넷 응용 프로그램의 인기와 번영을 촉진했습니다. 현재 모바일 네트워크는 사회 생활의 모든 측면에 통합되어 사람들의 의사 소통, 의사 소통 및 전체 생활 방식을 근본적으로 변화시키고 있습니다. XNUMXG 네트워크는 번영하는 인터넷 경제를 창출하여 사람들이 언제 어디서나 서로 통신하는 문제를 해결했습니다. 모바일 인터넷의 급속한 발전으로 새로운 서비스와 서비스가 등장하고 모바일 데이터 트래픽이 폭발적으로 증가하고 있습니다.
5G는 새로운 형태의 이동통신망으로서 사람과 사람의 소통 문제를 해결할 뿐만 아니라 증강현실, 가상현실, 초고화질(3D) 영상 등 사용자에게 보다 실감나고 익스트림한 비즈니스 경험을 제공할 것이다. , 그러나 모바일 의료, 자동차 네트워킹, 스마트 홈, 산업 제어, 환경 모니터링 및 기타 IoT 애플리케이션의 요구 사항을 충족하는 인간 대 사물 및 사물 대 사물 통신 문제도 해결할 것입니다. 궁극적으로 5G는 경제와 사회의 모든 부문에 침투하여 경제와 사회의 디지털, 네트워크 및 지능형 변혁을 지원하는 새로운 핵심 인프라가 될 것입니다.
5세대 이동통신 기술(5G)은 고속, 저지연, 대용량 연결성을 갖춘 차세대 광대역 이동통신 기술입니다. 5G 통신설비는 사람과 기계, 사물을 연결하는 네트워크 인프라입니다.
ITU(International Telecommunication Union)는 5G에 대한 세 가지 주요 애플리케이션 시나리오, 즉 eMBB(Enhanced Mobile Broadband), uLLLC(Ultra-High Reliability Low Latency Communication) 및 mMTC(Massive Machine Class Communication)를 정의했습니다. 향상된 모바일 광대역(eMBB)은 모바일 인터넷 트래픽의 폭발적인 성장에 초점을 맞추고 모바일 인터넷 사용자에게 보다 극단적인 애플리케이션 경험을 제공합니다. uRLLC(Ultra Reliable Low Latency Communication)는 산업 제어, 원격 의료, 자율 주행 및 대기 시간과 안정성에 대한 높은 요구 사항이 있는 기타 수직 산업 애플리케이션에 중점을 둡니다. mMTC(Massive Machine Type Communication)는 전송에 의존하는 스마트 도시, 스마트 홈, 환경 모니터링 및 기타 애플리케이션에 중점을 둡니다. mMTC는 주로 스마트 도시, 스마트 홈, 환경 모니터링 및 센싱 및 데이터 수집을 목표로 하는 기타 애플리케이션용입니다.
ITU는 5G에 대한 1가지 핵심 성과 지표를 정의했으며, 그 중 고속, 짧은 대기 시간 및 대규모 연결이 가장 두드러진 기능으로, 최대 1Gbps의 사용자 경험 속도, 1ms의 낮은 대기 시간 및 평방당 최대 XNUMX만 연결의 사용자 연결을 제공합니다. 킬로미터.
5G 이동통신 핵심성과지표
1. HD 비디오 및 가상 현실과 같은 대용량 데이터 전송을 충족하려면 10-20Gbit/s의 피크 속도가 필요합니다.
2. 자율 주행 및 원격 의료와 같은 실시간 애플리케이션을 충족하기 위해 1ms의 낮은 무선 인터페이스 대기 시간.
3. IoT 통신을 충족하기 위해 수백만 개의 연결/평방 킬로미터의 장치를 연결할 수 있습니다.
4. 스펙트럼 효율이 LTE 대비 3배 이상 향상되어야 한다.
5. 100Mbit/s의 사용자 경험 속도로 지속적인 광역 커버리지와 높은 이동성.
6. 트래픽 밀도 10Mbps/m2 이상.
7. 모빌리티는 500km/h의 고속 이동을 지원합니다.
광 모듈은 5G 네트워크의 물리 계층의 기본 구성 요소로 무선 및 전송 장비에 널리 사용되며 시스템 장비에서 비용이 증가하고 있으며 일부 장비에서는 50-70% 이상 증가하고 있습니다. 5G 저비용, 넓은 커버리지.
일반적인 애플리케이션 시나리오 및 수요 분석은 표 1에 나와 있습니다.
표 1 5G 베어링 광학 모듈 적용 시나리오 및 수요 분석
광섬유 직접 연결, 수동 WDM 및 능동 WDM/광 전송 네트워크(OTN)/분할 패킷 네트워크(SPN) 등을 포함한 5G 전면 전송의 일반적인 애플리케이션 시나리오는 그림 1에 나와 있습니다. 직접 파이버 시나리오는 일반적으로 25Gb/s 회색 광 모듈을 사용하며 주로 300m 및 10km 전송 거리를 포함하여 10파이버 양방향 및 단일 파이버 양방향 유형을 모두 지원합니다. 패시브 WDM 시나리오에는 주로 점대점 패시브 WDM 및 WDM-PON이 포함되며, 일반적으로 25Gb/s 또는 10Gb/s 컬러 광 모듈이 필요한 여러 AAU-DU 연결을 달성하기 위해 한 쌍 또는 단일 파이버를 사용합니다. 활성 WDM/OTN 시나리오의 경우 일반적으로 AAU/DU와 WDM/OTN/SPN 장치 사이에 25Gb/s 또는 10Gb/s 단거리 회색 모듈이 필요하고 N x 25/50/100/XNUMXGb/s 이중 파이버 바이 -WDM/OTN/SPN 장치 간에는 방향성 또는 단일 파이버 양방향 컬러 모듈이 필요합니다.
그림 1 5G 순방향 전송을 위한 일반적인 애플리케이션 시나리오
5G 전면 전송 애플리케이션 시나리오를 위한 광 모듈의 일반적인 요구 사항은 다음과 같습니다.
(1) 산업 등급 온도 범위 및 높은 신뢰성 요구 사항 충족: AAU 전 옥외 응용 환경을 고려할 때 전면 전송 광 모듈은 -40℃~+85℃의 산업 등급 온도 범위를 충족해야 하며 방진 및 기타 요구 사항.
(2) 저비용: 5G의 광 모듈에 대한 총 수요는 4G를 초과할 것으로 예상되며, 특히 전면 전송 광 모듈이 수천만 개에 이르며 저비용은 광 모듈에 대한 업계의 주요 수요 중 하나입니다. 액세스 계층은 주로 25Gb/s, 50Gb/s 및 100Gb/s에서 회색 또는 유색 광 모듈을 사용하는 반면 집계 계층 이상은 100Gb/s, 200Gb/s 및 400Gb/s에서 더 많은 DWDM 유색 광 모듈을 사용합니다.
전면 전송 광 모듈은 기저대역 처리 장치(BBU)와 원격 무선 주파수 장치(RRU)/능동 안테나 처리 장치(AAU)를 연결하는 CPRI 링크의 물리적 베어링 중 중요한 부분입니다. 2Gb/s의 1.25G 시대에서 3Gb/s의 2.5G 시대, 4/6Gb/s의 10G 시대에 이르기까지 베어링 광 모듈 속도는 계속 진화하고 있으며 전송 거리는 주로 300m, 1.4km 및 10km 등을 포함합니다. 5G 시대가 도래함에 따라 8T/8R에서 64T/64R을 달성하기 위한 AAU 안테나의 수는 8배 증가하고 널 포트의 대역폭은 20MHz에서 100MHz로, CPRI 컷 방식을 유지한다면 대역폭 수요는 10Gb/ s에서 400Gb/s로 40배 더 높습니다. 대역폭 압력을 줄이기 위해 업계에서는 eCPRI 컷오버 방식을 채택하여 일부 BBU 기저대역 처리를 AAU에 배치하여 BBU와 AAU 간의 대역폭 수요를 줄였습니다. 예를 들어 100MHz 널 대역폭과 64T/64R을 사용하면 5G 순방향 단일 인터페이스 대역폭 요구 사항이 25Gb/s 규모로 떨어지며 이는 성숙한 이더넷 산업 체인을 재사용하여 효과적으로 지원할 수 있습니다.
5G 구축 초기 단계에서 25대 통신 사업자는 BBU를 중앙 집중화하여 서버 룸 리소스의 필요성을 줄여 신속한 확장 구축을 가능하게 합니다. 그러나 중앙 집중식 무선 액세스 네트워크(CRAN) 시나리오는 많은 양의 백본 광섬유를 소비하므로 업계에서는 이에 따라 6-wave CWDM, 12-wave LWDM/MWDM 및 48-wave 웨이브 DWDM을 사용하여 파이버 리소스를 수렴하고 절약합니다. 5G가 진화함에 따라 후속 버전(Rel 17/Rel 18)의 초점은 Sub 10GHz, 밀리미터파 및 기타 주파수 대역에 맞춰질 것입니다. 공항의 안테나 수와 대역폭이 더 증가하면 전면 전송 대역폭 요구 사항을 충족하기 위해 50Gb/s 이상의 고속 광 모듈이 필요합니다.
그림 2 5G 전방 변속기 베어링 수요 추이
전면 전송 광 모듈은 주로 25Gb/s 및 100Gb/s 두 가지 속도 유형을 포함하며 수백 m에서 20km의 일반적인 전송 거리를 지원하며 특정 기술 상태는 표 2에 나와 있습니다.
표 2: 5G 프런트 엔드 광 모듈 기술의 상태
현재 업계에서는 고속이고 비용 효율적이며 프런트 엔드 산업 등급 온도 요구 사항을 충족하고 3년 이상의 장기 신뢰성을 보장하는 차세대 광 프런트 엔드 모듈 솔루션을 적극적으로 탐색하고 있습니다. 표 XNUMX.
표 3 5G 순방향 전송을 위한 새로운 광 모듈의 잠재적 수요
5G 백홀 광 모듈은 주로 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s, 200Gb/s 및 400Gb/s를 포함하며 일반적인 전송 거리는 몇 킬로미터에서 수백 킬로미터에 이르며 CPRI, eCPRI, 이더넷 및 OTN은 물론 NRZ, PAM4 및 DMT와 같은 변조 형식. 표 4
표 4: 5G의 백홀 광 모듈 기술 상태
400Gb/s 30/40km 광 모듈 기술의 성숙도와 800Gb/s 광 모듈의 진화로 인해 5G 백홀 광 모듈의 다음 단계는 더 많은 새로운 솔루션에 직면하게 될 것입니다. 400Gb/s 30/40km 광 모듈의 성숙도가 높아지고 800Gb/s 광 모듈이 발전함에 따라 5G의 다음 단계에서는 백홀 광 모듈에 대한 더 많은 새로운 옵션을 보게 될 것입니다.
표 5 5G 백홀용 신규 광모듈의 잠재적 수요
장기적으로 6G 기술 연구 및 애플리케이션 탐색이 계속 발전함에 따라 6G 순방향 전송 용량이 크게 증가할 것으로 보입니다. 6G 무선 핫스팟 기술 연구 백서(2020)에 따르면 6G는 클라우드 컴퓨팅, 빅 데이터 및 인공 지능과 더욱 통합될 것이며 무선 연결 차원과 폭이 크게 증가하여 다음과 같은 애플리케이션 시나리오를 지원할 수 있습니다. 초대역폭 영상 전송, 초저지연 산업용 IoT, 공중-하늘 상호 연결 등 시스템 성능은 1Tb/s 피크 속도 및 1Gb/s 사용자 경험 속도를 지원해야 하며, 6G 무선 액세스 네트워크 전송 요구 사항 100G 피크 속도에 비해 5배 증가할 것이며 통합 영공-공간 상호 연결에 대한 새로운 수요는 순방향 전송 용량 측면에서 10배를 요구할 것입니다.
