Aanvraag WinkelmandOnderzoek winkelwagen
Home - Toepassingen

Draadloze netwerken

Mobiele communicatie zet het ontwikkelingspatroon van één generatie technologie per decennium voort en heeft de ontwikkeling van 1G, 2G, 3G en 4G doorgemaakt. Elke generatiesprong, elke technologische vooruitgang heeft in grote mate bijgedragen aan industriële modernisering en economische en sociale ontwikkeling. Van 1G naar 2G, de overgang van analoge naar digitale communicatie is gerealiseerd en mobiele communicatie heeft zijn intrede gedaan in duizenden huishoudens; van 2G naar 3G en 4G, de transformatie van spraak- naar datadiensten werd gerealiseerd en de transmissiesnelheden werden honderden keren verhoogd, wat de populariteit en welvaart van mobiele internettoepassingen bevorderde. Op dit moment zijn mobiele netwerken geïntegreerd in elk aspect van het sociale leven, waardoor de communicatie van mensen, de communicatie en zelfs de hele manier van leven ingrijpend zijn veranderd. 4G-netwerken hebben een welvarende interneteconomie gecreëerd, waardoor het probleem is opgelost dat mensen altijd en overal met elkaar communiceren. Met de snelle ontwikkeling van het mobiele internet ontstaan ​​er nieuwe diensten en diensten en explodeert het mobiele dataverkeer.
Als een nieuw type mobiel communicatienetwerk zal 5G niet alleen het probleem van mens-tot-mens communicatie oplossen, maar gebruikers ook een meeslependere en extremere zakelijke ervaring bieden, zoals augmented reality, virtual reality en ultra-high definition (3D) video , maar lost ook het probleem op van mens-naar-ding en ding-naar-ding communicatie, en voldoet aan de behoeften van mobiele medische, automotive-netwerken, smart home, industriële controle, milieumonitoring en andere IoT-toepassingen. Uiteindelijk zal 5G doordringen in alle sectoren van de economie en de samenleving en een belangrijke nieuwe infrastructuur worden om de digitale, genetwerkte en intelligente transformatie van de economie en de samenleving te ondersteunen.

De 5e generatie mobiele communicatietechnologie (5G) is een nieuwe generatie breedband mobiele communicatietechnologie met hoge snelheid, lage latentie en grote connectiviteit. 5G-communicatiefaciliteiten zijn de netwerkinfrastructuur voor de onderlinge verbinding van mensen, machines en dingen.
De International Telecommunication Union (ITU) heeft drie belangrijke toepassingsscenario's voor 5G gedefinieerd, namelijk verbeterde mobiele breedband (eMBB), communicatie met zeer hoge betrouwbaarheid en lage latentie (uRLLC) en massale machineklassecommunicatie (mMTC). Enhanced Mobile Broadband (eMBB) richt zich op de explosieve groei van mobiel internetverkeer en biedt mobiele internetgebruikers een extremere applicatie-ervaring; Ultra Reliable Low Latency Communication (uRLLC) richt zich op industriële besturing, telegeneeskunde, autonoom rijden en andere verticale industriële toepassingen met hoge eisen aan latentie en betrouwbaarheid; Massive Machine Type Communication (mMTC) richt zich op slimme steden, slimme huizen, milieumonitoring en andere toepassingen die afhankelijk zijn van transmissie. mMTC is voornamelijk bedoeld voor slimme steden, slimme huizen, milieumonitoring en andere toepassingen gericht op detectie en gegevensverzameling.
De ITU heeft acht belangrijke prestatie-indicatoren voor 5G gedefinieerd, waarvan hoge snelheid, lage latentie en grote connectiviteit de meest opvallende kenmerken zijn, met gebruikerservaringen tot 1 Gbps, latentie zo laag als 1 ms en gebruikersconnectiviteit tot 1 miljoen verbindingen/vierkant kilometer.

5G mobiele communicatie key performance indicators
1. Pieksnelheden van 10-20Gbit/s zijn vereist om te voldoen aan de overdracht van grote datavolumes zoals HD-video en virtual reality.
2. Luchtinterfacelatentie zo laag als 1 ms om te voldoen aan real-time toepassingen zoals autonoom rijden en telegeneeskunde.
3. Met de mogelijkheid om miljoenen verbindingen/vierkante kilometer apparaten te verbinden om te voldoen aan IoT-communicatie.
4. Spectrumefficiëntie moet meer dan 3 keer worden verbeterd in vergelijking met LTE.
5. Continue dekking van een groot gebied en hoge mobiliteit met een gebruikerservaring van 100 Mbit/s.
6. Verkeersdichtheid van 10 Mbps/m2 of meer.
7. Mobiliteit ondersteunt beweging met hoge snelheid van 500 km / u

Optische modules zijn de basisbouwstenen van de fysieke laag van 5G-netwerken, die veel worden gebruikt in draadloze en transmissieapparatuur, en hun kosten stijgen in de systeemapparatuur, zelfs meer dan 50-70% in sommige apparatuur, wat een sleutelelement is van 5G goedkoop, brede dekking.
De typische toepassingsscenario's en vraaganalyse worden getoond in Tabel 1.

Draadloze netwerken

Tabel 1 Toepassingsscenario's voor 5G-dragende optische modules en vraaganalyse

Het typische toepassingsscenario van 5G-fronttransmissie wordt weergegeven in figuur 1, inclusief directe glasvezelverbinding, passieve WDM en actieve WDM / optisch transportnetwerk (OTN) / gesneden pakketnetwerk (SPN) enzovoort. Het directe glasvezelscenario maakt over het algemeen gebruik van grijze optische modules van 25 Gb/s, die zowel bidirectionele typen met twee vezels als bidirectionele typen met één vezel ondersteunen, voornamelijk met transmissieafstanden van 300 m en 10 km. Passieve WDM-scenario's omvatten voornamelijk point-to-point passieve WDM en WDM-PON, waarbij een paar of een enkele vezel wordt gebruikt om meerdere AAU-naar-DU-verbindingen tot stand te brengen, waarvoor meestal 10 Gb/s of 25 Gb/s gekleurde optische modules nodig zijn. Voor actieve WDM/OTN-scenario's zijn meestal grijze modules van 10 Gb/s of 25 Gb/s vereist tussen AAU's/DU's en WDM/OTN/SPN-apparaten, en N x 10/25/50/100 Gb/s bi -directionele of bidirectionele kleurmodules met één vezel zijn vereist tussen WDM/OTN/SPN-apparaten.

Draadloze netwerken

Afbeelding 1 Typische toepassingsscenario's voor 5G voorwaartse transmissie

De typische vereisten voor optische modules voor toepassingsscenario's voor 5G-fronttransmissie zijn als volgt.

(1) Voldoen aan het temperatuurbereik van industriële kwaliteit en hoge betrouwbaarheidseisen: gezien de AAU all-outdoor toepassingsomgeving, moet de optische transmissiemodule aan de voorkant voldoen aan het industriële temperatuurbereik van -40 ℃ ~ + 85 ℃, evenals stofdicht en andere vereisten.

(2) Lage kosten: de totale vraag naar optische modules in 5G zal naar verwachting groter zijn dan die van 4G, met in het bijzonder tientallen miljoenen optische modules met fronttransmissie, en lage kosten zijn een van de belangrijkste eisen van de industrie voor optische modules. De toegangslaag zal voornamelijk grijze of gekleurde optische modules gebruiken met 25Gb/s, 50Gb/s en 100Gb/s, terwijl de aggregatielaag en hoger meer DWDM-gekleurde optische modules zullen gebruiken met 100Gb/s, 200Gb/s en 400Gb/s.

De optische transmissiemodule aan de voorkant is een belangrijk onderdeel van de fysieke lagering van de CPRI-verbinding die de basisbandverwerkingseenheid (BBU) en de externe radiofrequentie-eenheid (RRU) / actieve antenneverwerkingseenheid (AAU) verbindt. Van het 2G-tijdperk van 1.25 Gb/s tot het 3G-tijdperk van 2.5 Gb/s tot het 4G-tijdperk van 6/10 Gb/s, de snelheid van de optische module blijft evolueren, de transmissieafstand omvat voornamelijk 300 m, 1.4 km en 10 km, enz. Met de komst van het 5G-tijdperk, het aantal AAU-antennes om 8T/8R tot 64T/64R 8 keer hoger te bereiken, de bandbreedte van de nulpoort van 20MHz tot 100MHz, als het CPRI-snijschema behouden blijft, zal de vraag naar bandbreedte 10Gb/ s tot 400Gb/s 40 keer hoger. Om de bandbreedtedruk te verminderen, heeft de industrie het eCPRI-cutover-schema toegepast om een ​​deel van de BBU-basisbandverwerking op de AAU in te zetten, waardoor de vraag naar bandbreedte tussen de BBU en de AAU wordt verminderd. Met een null-bandbreedte van 100 MHz en 64T/64R bijvoorbeeld, daalt de bandbreedtevereiste voor 5G voorwaartse enkele interface tot de orde van grootte van 25 Gb/s, wat effectief kan worden ondersteund door de volwassen Ethernet-industrieketen opnieuw te gebruiken.
In de vroege stadia van de implementatie van 5G centraliseren de drie grote operators BBU's om de behoefte aan serverruimtebronnen te verminderen, waardoor een snelle schaalimplementatie mogelijk wordt. Scenario's voor gecentraliseerde radiotoegangsnetwerken (CRAN) verbruiken echter grote hoeveelheden backbone-vezel, en de industrie stelde dienovereenkomstig 25Gb/s-gebaseerde WDM-oplossingen (Wavelength Division Multiplexing) voor, zoals 6-golf CWDM, 12-golf LWDM/MWDM en 48-golflengte. wave DWDM om glasvezelbronnen te convergeren en te besparen. Naarmate 5G zich ontwikkelt, zal de focus van de volgende versie (Rel 17/Rel 18) liggen op Sub 10GHz, millimetergolf en andere frequentiebanden. Als het aantal antennes en de bandbreedte van de luchthavens verder toeneemt, zullen 50Gb/s en snellere optische modules nodig zijn om te voldoen aan de bandbreedtevereisten voor fronttransmissie.

Draadloze netwerken

Figuur 2 Evolutie van de vraag naar lagers van de voorste transmissie van 5G

De optische transmissiemodule aan de voorkant omvat voornamelijk 25Gb/s en 100Gb/s twee snelheidstypen, ondersteunt honderden m tot 20km typische transmissieafstand, specifieke technologiestatus zoals weergegeven in tabel 2.

Draadloze netwerken

Tabel 2: Status van 5G front-end optische moduletechnologie

Momenteel onderzoekt de industrie actief de volgende generatie optische front-end module-oplossingen die snel en kosteneffectief zijn, voldoen aan industriële front-end temperatuureisen en betrouwbaarheid op lange termijn garanderen gedurende meer dan tien jaar, met mogelijke vereisten weergegeven in Tafel 3.

Draadloze netwerken

Tabel 3 Potentiële vraag naar nieuwe optische modules voor 5G forward transmissie

5G backhaul optische modules omvatten voornamelijk 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s, 200Gb/s en 400Gb/s, met typische transmissieafstanden variërend van enkele kilometers tot honderden kilometers, en ondersteunen een verscheidenheid aan interfaceprotocollen zoals CPRI, eCPRI, Ethernet en OTN, evenals modulatieformaten zoals NRZ, PAM4 en DMT. Tabel 4

Draadloze netwerken

Tabel 4: Status van backhaul optische moduletechnologie in 5G

Met de toenemende volwassenheid van de 400Gb/s 30/40km optische moduletechnologie en de evolutie van de 800Gb/s optische module, zal de volgende fase van de 5G backhaul optische module met meer nieuwe oplossingen worden geconfronteerd. Met de toenemende volwassenheid van 400Gb/s 30/40km optische modules en de evolutie van 800Gb/s optische modules, zal de volgende fase van 5G meer nieuwe opties voor backhaul optische modules bieden.

Draadloze netwerken

Tabel 5 Potentiële vraag naar nieuwe optische modules voor 5G-backhaul

Op de langere termijn, naarmate het onderzoek naar 6G-technologie en de verkenning van toepassingen vordert, zal de voorwaartse transmissiecapaciteit van 6G waarschijnlijk aanzienlijk toenemen. Volgens het 6G Wireless Hotspot Technology Research White Paper (2020) zal 6G verder worden geïntegreerd met cloud computing, big data en kunstmatige intelligentie, en zal er een enorme toename zijn in de dimensie en breedte van draadloze connectiviteit, die toepassingsscenario's zoals videotransmissie met ultragrote bandbreedte, industriële IoT met ultralage latentie en lucht-ruimte-hemel-interconnectie, enz. De systeemprestaties moeten een pieksnelheid van 1 Tb/s en een gebruikerservaring van 1 Gb/s ondersteunen, en de vereisten voor transmissie van het 6G-radiotoegangsnetwerk zal worden verhoogd met een factor 100 in vergelijking met de 5G-pieksnelheid, en de nieuwe vraag naar geïntegreerde lucht-ruim-ruimte-interconnectie zal een factor 10 vereisen in termen van voorwaartse transmissiecapaciteit.

Bijpassende producten