Inquiry CartZapytanie koszyka
Zapytanie ofertowe KoszykZapytanie koszyka
Strona główna - Konsultacje

Sieci bezprzewodowe

Komunikacja mobilna kontynuuje schemat rozwoju jednej generacji technologii na dekadę i przeszła rozwój 1G, 2G, 3G i 4G. Każdy skok pokoleniowy, każdy postęp technologiczny znacznie przyczynił się do unowocześnienia przemysłu oraz rozwoju gospodarczego i społecznego. Od 1G do 2G dokonano przejścia z komunikacji analogowej na cyfrową, a łączność mobilna weszła do tysięcy gospodarstw domowych; z 2G na 3G i 4G dokonano transformacji z usług głosowych na usługi transmisji danych i setki razy zwiększono prędkości transmisji, promując popularność i dobrobyt mobilnych aplikacji internetowych. Obecnie sieci komórkowe zostały zintegrowane z każdym aspektem życia społecznego, głęboko zmieniając komunikację, komunikację, a nawet cały styl życia ludzi. Sieci 4G stworzyły dobrze prosperującą gospodarkę internetową, rozwiązując problem komunikowania się ludzi w dowolnym miejscu i czasie. Wraz z szybkim rozwojem mobilnego internetu pojawiają się nowe usługi i usługi, a mobilny ruch danych eksploduje.
Jako nowy typ mobilnej sieci komunikacyjnej, 5G nie tylko rozwiąże problem komunikacji międzyludzkiej, zapewniając użytkownikom bardziej wciągające i ekstremalne doświadczenia biznesowe, takie jak rzeczywistość rozszerzona, rzeczywistość wirtualna i wideo w ultrawysokiej rozdzielczości (3D). , ale także rozwiąże problem komunikacji człowiek-rzecz i rzecz-rzecz, zaspokajając potrzeby mobilnej medycyny, sieci motoryzacyjnych, inteligentnego domu, kontroli przemysłowej, monitorowania środowiska i innych aplikacji IoT. Docelowo 5G przeniknie wszystkie sektory gospodarki i społeczeństwa i stanie się kluczową nową infrastrukturą wspierającą cyfrową, usieciowioną i inteligentną transformację gospodarki i społeczeństwa.

Technologia komunikacji mobilnej piątej generacji (5G) to nowa generacja szerokopasmowej technologii komunikacji mobilnej o dużej szybkości, niskim opóźnieniu i dużej łączności. Urządzenia komunikacyjne 5G to infrastruktura sieciowa służąca do wzajemnego łączenia ludzi, maszyn i rzeczy.
Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) zdefiniował trzy główne scenariusze zastosowań 5G, a mianowicie rozszerzoną mobilną łączność szerokopasmową (eMBB), komunikację o ultrawysokiej niezawodności i niskim opóźnieniu (uRLLC) oraz masową komunikację klasy maszynowej (mMTC). Enhanced Mobile Broadband (eMBB) koncentruje się na gwałtownym wzroście mobilnego ruchu internetowego i zapewnia użytkownikom mobilnego Internetu bardziej ekstremalne wrażenia z aplikacji; Ultra Reliable Low Latency Communication (uRLLC) koncentruje się na sterowaniu przemysłowym, telemedycynie, autonomicznej jeździe i innych pionowych zastosowaniach branżowych o wysokich wymaganiach dotyczących opóźnień i niezawodności; Massive Machine Type Communication (mMTC) koncentruje się na inteligentnych miastach, inteligentnych domach, monitorowaniu środowiska i innych aplikacjach, które opierają się na transmisji. mMTC jest przeznaczony głównie dla inteligentnych miast, inteligentnych domów, monitorowania środowiska i innych aplikacji ukierunkowanych na wykrywanie i gromadzenie danych.
ITU zdefiniowało osiem kluczowych wskaźników wydajności dla 5G, z których najważniejsze to wysoka prędkość, małe opóźnienia i duża łączność, z szybkością doświadczenia użytkownika do 1 Gb/s, opóźnieniem zaledwie 1 ms i łącznością użytkownika do 1 miliona połączeń/kwadrat kilometr.

Kluczowe wskaźniki wydajności komunikacji mobilnej 5G
1. Aby sprostać transmisji dużych ilości danych, takich jak wideo HD i rzeczywistość wirtualna, wymagane są szczytowe prędkości rzędu 10–20 Gb/s.
2. Opóźnienie interfejsu Air wynosi zaledwie 1 ms, aby sprostać aplikacjom działającym w czasie rzeczywistym, takim jak autonomiczna jazda i telemedycyna.
3. Z możliwością łączenia milionów połączeń/kilometra kwadratowego urządzeń w celu spełnienia wymagań komunikacji IoT.
4. Wydajność widma powinna wzrosnąć ponad 3-krotnie w stosunku do LTE.
5. Ciągłe pokrycie rozległego obszaru i wysoka mobilność z szybkością doświadczenia użytkownika wynoszącą 100 Mbit/s.
6. Gęstość ruchu 10Mbps/m2 lub więcej.
7. Mobilność obsługuje szybkie poruszanie się z prędkością 500 km/h

Moduły optyczne są podstawowym budulcem warstwy fizycznej sieci 5G, szeroko stosowanej w sprzęcie bezprzewodowym i transmisyjnym, a ich koszt wzrasta w sprzęcie systemowym, nawet o ponad 50-70% w niektórych urządzeniach, co jest kluczowym elementem Niedrogi, szeroki zasięg 5G.
Typowe scenariusze aplikacji i analiza zapotrzebowania przedstawiono w tabeli 1.

Sieci bezprzewodowe

Tabela 1 Scenariusze zastosowania modułów optycznych łożysk 5G i analiza zapotrzebowania

Typowy scenariusz zastosowania przedniej transmisji 5G pokazano na rysunku 1, w tym bezpośrednie połączenie światłowodowe, pasywny WDM i aktywny WDM / optyczna sieć transportowa (OTN) / plasterkowana sieć pakietowa (SPN) i tak dalej. Scenariusz z bezpośrednim światłowodem zasadniczo wykorzystuje szare moduły optyczne 25 Gb/s, obsługujące zarówno typy dwukierunkowe z dwoma włóknami, jak i dwukierunkowe z pojedynczym światłowodem, głównie z uwzględnieniem odległości transmisji 300 m i 10 km. Scenariusze pasywnego WDM obejmują głównie pasywne WDM typu punkt-punkt i WDM-PON, wykorzystujące parę lub pojedynczy światłowód do uzyskania wielu połączeń AAU do DU, zwykle wymagających kolorowych modułów optycznych 10 Gb/s lub 25 Gb/s. W przypadku aktywnych scenariuszy WDM/OTN wymagane są zazwyczaj szare moduły 10 Gb/s lub 25 Gb/s krótkiego zasięgu między jednostkami AAU/DU a urządzeniami WDM/OTN/SPN oraz N x 10/25/50/100 Gb/s bi-fibre Pomiędzy urządzeniami WDM/OTN/SPN wymagane są jednokierunkowe lub jednowłóknowe dwukierunkowe kolorowe moduły.

Sieci bezprzewodowe

Rysunek 1 Typowe scenariusze aplikacji dla transmisji do przodu 5G

Typowe wymagania dotyczące modułów optycznych dla scenariuszy aplikacji z przednią transmisją 5G są następujące.

(1) Spełnij zakres temperatur klasy przemysłowej i wymagania dotyczące wysokiej niezawodności: biorąc pod uwagę środowisko aplikacji AAU na zewnątrz, moduł optyczny z przednią transmisją musi spełniać przemysłowy zakres temperatur -40 ℃ ~ + 85 ℃, a także pyłoszczelność i inne wymagania.

(2) Niski koszt: Oczekuje się, że całkowite zapotrzebowanie na moduły optyczne w 5G przekroczy zapotrzebowanie na 4G, w szczególności z dziesiątkami milionów modułów optycznych z przednią transmisją, a niski koszt jest jednym z głównych wymagań branży dla modułów optycznych. Warstwa dostępowa będzie wykorzystywać głównie szare lub kolorowe moduły optyczne o szybkości 25 Gb/s, 50 Gb/s i 100 Gb/s, podczas gdy warstwa agregująca i wyższa będzie wykorzystywać więcej kolorowych modułów optycznych DWDM o szybkości 100 Gb/s, 200 Gb/s i 400 Gb/s.

Przedni transmisyjny moduł optyczny jest ważną częścią fizycznego łożyska łącza CPRI łączącego jednostkę przetwarzania pasma podstawowego (BBU) i jednostkę zdalnej częstotliwości radiowej (RRU) / jednostkę przetwarzania aktywnej anteny (AAU). Od ery 2G 1.25 Gb/s, do ery 3G 2.5 Gb/s, do ery 4G 6/10 Gb/s, prędkość modułu optycznego łożyska wciąż ewoluuje, odległość transmisji obejmuje głównie 300 m, 1.4 km i 10 km itd. Wraz z nadejściem ery 5G liczba anten AAU do osiągnięcia 8T/8R do 64T/64R 8 razy większa, przepustowość portu zerowego od 20MHz do 100MHz, jeśli utrzymany zostanie schemat cięcia CPRI, pojawi się zapotrzebowanie na przepustowość 10Gb/ s do 400Gb/s 40 razy wyższa. Aby zmniejszyć presję na przepustowość, branża przyjęła schemat przełączania eCPRI, aby wdrożyć część przetwarzania pasma podstawowego BBU na AAU, zmniejszając w ten sposób zapotrzebowanie na przepustowość między BBU i AAU. Na przykład przy zerowej przepustowości 100 MHz i 64T/64R, wymagania dotyczące przepustowości pojedynczego interfejsu 5G do przodu spadają do rzędu wielkości 25 Gb/s, co można skutecznie obsłużyć, ponownie wykorzystując dojrzały przemysłowy łańcuch Ethernet.
Na wczesnych etapach wdrażania 5G trzej główni operatorzy centralizują jednostki BBU, aby zmniejszyć zapotrzebowanie na zasoby serwerowni, umożliwiając w ten sposób wdrożenie na dużą skalę. Jednak scenariusze scentralizowanej sieci dostępu radiowego (CRAN) zużywają duże ilości światłowodów, w związku z czym branża zaproponowała rozwiązania zwielokrotnienia z podziałem długości fali (WDM) oparte na przepustowości 25 Gb/s, takie jak 6-falowy CWDM, 12-falowy LWDM/MWDM i 48-falowy wave DWDM w celu konwergencji i oszczędzania zasobów światłowodowych. Wraz z rozwojem 5G, kolejna wersja (Rel 17/Rel 18) będzie koncentrować się na pasmach poniżej 10 GHz, falach milimetrowych i innych pasmach częstotliwości. Jeśli liczba anten i przepustowość portów lotniczych będą dalej wzrastać, wymagane będą moduły optyczne o przepustowości 50 Gb/s lub wyższej, aby spełnić wymagania dotyczące przepustowości transmisji z przodu.

Sieci bezprzewodowe

Rysunek 2 Ewolucja popytu na łożyska przedniej skrzyni biegów 5G

Moduł optyczny transmisji z przodu obejmuje głównie dwa typy szybkości 25 Gb/s i 100 Gb/s, obsługuje typową odległość transmisji od setek m do 20 km, określony stan technologii, jak pokazano w tabeli 2.

Sieci bezprzewodowe

Tabela 2: Stan technologii modułu optycznego front-end 5G

Obecnie branża aktywnie poszukuje rozwiązań optycznych modułów front-end nowej generacji, które są szybkie, ekonomiczne, spełniają wymagania temperaturowe klasy front-end i gwarantują długoterminową niezawodność przez ponad dziesięć lat, a potencjalne wymagania przedstawiono w Tabela 3.

Sieci bezprzewodowe

Tabela 3 Potencjalne zapotrzebowanie na nowe moduły optyczne do transmisji do przodu 5G

Moduły optyczne 5G typu backhaul obejmują głównie 25 Gb/s, 50 Gb/s, 100 Gb/s, 200 Gb/s i 400 Gb/s, z typowymi odległościami transmisji od kilku do setek kilometrów, obsługującymi różne protokoły interfejsów, takie jak CPRI, eCPRI, Ethernet i OTN, a także formaty modulacji, takie jak NRZ, PAM4 i DMT. Tabela 4

Sieci bezprzewodowe

Tabela 4: Stan technologii modułów optycznych typu backhaul w 5G

Wraz z rosnącą dojrzałością technologii modułów optycznych 400 Gb/s 30/40 km i ewolucją modułu optycznego 800 Gb/s, następna faza modułu optycznego 5G typu backhaul będzie wymagała nowych rozwiązań. Wraz z rosnącą dojrzałością modułów optycznych 400 Gb/s 30/40 km i ewolucją modułów optycznych 800 Gb/s, w następnej fazie 5G pojawi się więcej nowych opcji dla modułów optycznych typu backhaul.

Sieci bezprzewodowe

Tabela 5 Potencjalne zapotrzebowanie na nowe moduły optyczne dla backhaulu 5G

W dłuższej perspektywie, w miarę postępów w badaniach nad technologią 6G i eksploracji zastosowań, przepustowość transmisji 6G prawdopodobnie ulegnie znacznemu zwiększeniu. Zgodnie z Białą Księgą 6G Wireless Hotspot Technology Research (2020), 6G będzie dalej integrowane z przetwarzaniem w chmurze, big data i sztuczną inteligencją, a także nastąpi ogromny wzrost wymiaru i zakresu łączności bezprzewodowej, co może wspierać scenariusze aplikacji, takie jak transmisja wideo o bardzo dużej przepustowości, przemysłowy Internet Rzeczy o bardzo niskich opóźnieniach oraz połączenia powietrze-kosmos-niebo itp. Wydajność systemu musi obsługiwać szczytową przepustowość 1 Tb/s i szybkość obsługi 1 Gb/s, a także wymagania transmisji sieci dostępu radiowego 6G wzrośnie 100-krotnie w porównaniu z szczytową szybkością 5G, a nowe zapotrzebowanie na zintegrowane połączenia międzysystemowe powietrze-przestrzeń-kosmos będzie wymagało 10-krotnego zwiększenia zdolności przesyłowych w przód.

Pasujące produkty