Mobil iletişim, her on yılda bir teknoloji nesli geliştirme modelini sürdürüyor ve 1G, 2G, 3G ve 4G geliştirmelerinden geçti. Her nesil sıçraması, her teknolojik ilerleme, endüstriyel iyileştirmeye ve ekonomik ve sosyal kalkınmaya büyük katkıda bulunmuştur. 1G'den 2G'ye analogdan dijital iletişime geçiş gerçekleştirilmiş ve mobil iletişim binlerce haneye girmiş; 2G'den 3G ve 4G'ye geçişte sesten veri servislerine geçiş gerçekleştirilmiş ve iletim hızları yüzlerce kat artırılarak mobil internet uygulamalarının yaygınlaşması ve refaha kavuşması sağlanmıştır. Günümüzde mobil ağlar, sosyal hayatın her alanına entegre olmuş, insanların iletişimini, iletişimini ve hatta tüm yaşam biçimini derinden değiştirmiştir. 4G ağları, insanların birbirleriyle her zaman ve her yerde iletişim kurma sorununu çözerek müreffeh bir İnternet ekonomisi yarattı. Mobil internetin hızla gelişmesiyle birlikte yeni servisler ve servisler ortaya çıkıyor ve mobil veri trafiği patlıyor.
Yeni bir mobil iletişim ağı türü olarak 5G, yalnızca insandan insana iletişim sorununu çözmekle kalmayacak, kullanıcılara artırılmış gerçeklik, sanal gerçeklik ve ultra yüksek tanımlı (3D) video gibi daha sürükleyici ve aşırı bir iş deneyimi sunacak. , aynı zamanda insandan nesneye ve nesneden nesneye iletişim sorununu çözerek mobil tıp, otomotiv ağı, akıllı ev, endüstriyel kontrol, çevresel izleme ve diğer IoT uygulamalarının ihtiyaçlarını karşılayacaktır. Nihayetinde 5G, ekonominin ve toplumun tüm sektörlerine nüfuz edecek ve ekonominin ve toplumun dijital, ağ bağlantılı ve akıllı dönüşümünü desteklemek için önemli bir yeni altyapı haline gelecektir.
5. Nesil Mobil İletişim Teknolojisi (5G), yüksek hız, düşük gecikme ve geniş bağlantı özelliklerine sahip yeni nesil geniş bant mobil iletişim teknolojisidir. 5G iletişim tesisleri, insanların, makinelerin ve nesnelerin birbirine bağlanması için ağ altyapısıdır.
Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU), 5G için gelişmiş mobil geniş bant (eMBB), ultra yüksek güvenilirlik, düşük gecikme süreli iletişim (uRLLC) ve büyük makine sınıfı iletişim (mMTC) olmak üzere üç ana uygulama senaryosu tanımlamıştır. Gelişmiş Mobil Geniş Bant (eMBB), mobil İnternet trafiğinin hızla büyümesine odaklanır ve mobil İnternet kullanıcılarına daha uç bir uygulama deneyimi sağlar; Ultra Güvenilir Düşük Gecikmeli İletişim (uRLLC), gecikme ve güvenilirlik için yüksek gereksinimleri olan endüstriyel kontrol, teletıp, otonom sürüş ve diğer dikey endüstri uygulamalarına odaklanır; Devasa Makine Tipi İletişim (mMTC), iletime dayanan akıllı şehirler, akıllı evler, çevresel izleme ve diğer uygulamalara odaklanır. mMTC esas olarak akıllı şehirler, akıllı evler, çevresel izleme ve algılama ve veri toplamayı hedefleyen diğer uygulamalar içindir.
ITU, 5G için 1 Gbps'ye varan kullanıcı deneyimi oranları, 1 ms'ye kadar düşük gecikme süresi ve kare başına 1 milyon bağlantıya kadar kullanıcı bağlantısı ile yüksek hız, düşük gecikme süresi ve geniş bağlantı en belirgin özellikler olmak üzere sekiz temel performans göstergesi tanımlamıştır. kilometre.
5G mobil iletişim temel performans göstergeleri
1. HD video ve sanal gerçeklik gibi büyük veri hacimlerinin iletimini karşılamak için 10-20 Gbit/sn'lik tepe hızları gerekir.
2. Otonom sürüş ve teletıp gibi gerçek zamanlı uygulamaları karşılamak için 1 ms kadar düşük hava arayüzü gecikmesi.
3. IoT iletişimini karşılamak için milyonlarca bağlantı/kilometrekare cihazı bağlama yeteneği ile.
4. Spektrum verimliliği, LTE'ye kıyasla 3 kattan fazla iyileştirilmelidir.
5. 100Mbit/s kullanıcı deneyimi oranıyla sürekli geniş alan kapsamı ve yüksek mobilite.
6. 10Mbps/m2 veya daha fazla trafik yoğunluğu.
7. Hareketlilik, 500km/s'lik yüksek hızlı hareketi destekler
Optik modüller, kablosuz ve iletim ekipmanlarında yaygın olarak kullanılan 5G ağlarının fiziksel katmanının temel yapı taşlarıdır ve bunların maliyeti, sistem ekipmanlarında, hatta bazı ekipmanlarda %50-70'ten daha fazla artmaktadır. 5G düşük maliyetli, geniş kapsama alanı.
Tipik uygulama senaryoları ve talep analizi Tablo 1'de gösterilmektedir.
Tablo 1 5G taşıyan optik modül uygulama senaryoları ve talep analizi
5G ön iletiminin tipik uygulama senaryosu, fiber doğrudan bağlantı, pasif WDM ve aktif WDM / optik taşıma ağı (OTN) / dilimlenmiş paket ağı (SPN) vb. dahil olmak üzere Şekil 1'de gösterilmektedir. Doğrudan fiber senaryosunda genellikle 25Gb/sn gri optik modüller kullanılır ve esas olarak 300m ve 10km iletim mesafesi dahil olmak üzere hem iki fiber çift yönlü hem de tek fiber çift yönlü türleri destekler. Pasif WDM senaryoları, genellikle 10 Gb/sn veya 25 Gb/sn renkli optik modüller gerektiren, birden fazla AAU - DU bağlantısı elde etmek için bir çift veya tek bir fiber kullanan, noktadan noktaya pasif WDM ve WDM-PON'u içerir. Aktif WDM/OTN senaryoları için, AAU'lar/DU'lar ve WDM/OTN/SPN cihazları arasında tipik olarak 10 Gb/sn veya 25 Gb/sn kısa mesafeli gri modüller ve N x 10/25/50/100 Gb/sn çift fiber bi WDM/OTN/SPN cihazları arasında yönlü veya tek fiber çift yönlü renkli modüller gereklidir.
Şekil 1 5G ileri iletim için tipik uygulama senaryoları
5G ön iletim uygulama senaryoları için optik modüller için tipik gereksinimler aşağıdaki gibidir.
(1) Endüstriyel sınıf sıcaklık aralığını ve yüksek güvenilirlik gereksinimlerini karşılayın: AAU tamamen dış mekan uygulama ortamı göz önüne alındığında, ön iletim optik modülünün -40 ℃ ~ + 85 ℃ endüstriyel sınıf sıcaklık aralığının yanı sıra toz geçirmez ve diğer gereklilikler.
(2) Düşük maliyet: 5G'deki optik modüllere yönelik toplam talebin, özellikle on milyonlarca ön iletimli optik modülle birlikte 4G'yi aşması bekleniyor ve düşük maliyet, sektörün optik modüllere yönelik ana taleplerinden biridir. Erişim katmanı temel olarak 25Gb/s, 50Gb/s ve 100Gb/s'de gri veya renkli optik modüller kullanırken, toplama katmanı ve üzeri 100Gb/s, 200Gb/s ve 400Gb/s'de daha fazla DWDM renkli optik modül kullanacaktır.
Ön iletim optik modülü, temel bant işleme birimini (BBU) ve uzak radyo frekans birimini (RRU) / aktif anten işleme birimini (AAU) bağlayan CPRI bağlantısının fiziksel yatağının önemli bir parçasıdır. 2Gb/sn'lik 1.25G döneminden, 3Gb/sn'lik 2.5G dönemine, 4/6Gb/sn'lik 10G dönemine, rulman optik modül hızı gelişmeye devam ediyor, iletim mesafesi esas olarak 300m, 1.4km ve 10km, vb. • 5G çağının gelişiyle birlikte, 8T/8R'den 64T/64R'ye 8 kat daha fazla ulaşmak için AAU antenlerinin sayısı, boş bağlantı noktasının bant genişliği 20MHz'den 100MHz'e, CPRI kesme şemasını sürdürürseniz, bant genişliği talebi 10Gb / s ila 400Gb/s 40 kat daha yüksek. Bant genişliği baskısını azaltmak için endüstri, BBU ana bant işlemesinin bir kısmını AAU'da dağıtmak için eCPRI geçiş şemasını benimsedi ve böylece BBU ile AAU arasındaki bant genişliği talebini azalttı. Örneğin, 100 MHz sıfır bant genişliği ve 64T/64R ile, 5G ileri tek arabirim bant genişliği gereksinimi, olgun Ethernet endüstri zincirinin yeniden kullanılmasıyla etkili bir şekilde desteklenebilen 25 Gb/sn büyüklük sırasına düşer.
5G dağıtımının ilk aşamalarında, üç büyük operatör, sunucu odası kaynaklarına olan ihtiyacı azaltmak için BBU'ları merkezileştiriyor ve böylece hızlı ölçekli dağıtım sağlıyor. Bununla birlikte, merkezi radyo erişim ağı (CRAN) senaryoları büyük miktarlarda omurga fiberi tüketir ve endüstri buna göre 25 dalga CWDM, 6 dalga LWDM/MWDM ve 12- Fiber kaynakları birleştirmek ve kurtarmak için DWDM dalgasını kullanın. 48G geliştikçe, sonraki sürümün (Rel 5/Rel 17) odak noktası 18GHz Altı, milimetre dalga ve diğer frekans bantları olacaktır. Havalimanlarının anten sayısı ve bant genişliği daha da artarsa, ön iletim bant genişliği gereksinimlerini karşılamak için 10Gb/s ve daha yüksek hızlı optik modüller gerekecektir.
Şekil 2 5G ön şanzıman yatağı talep gelişimi
Ön iletim optik modülü esas olarak 25 Gb/sn ve 100 Gb/sn iki hız türünü içerir, yüzlerce m ila 20 km tipik iletim mesafesini destekler, Tablo 2'de gösterildiği gibi özel teknoloji durumu.
Tablo 2: 5G ön uç optik modül teknolojisinin durumu
Şu anda endüstri, yüksek hızlı, uygun maliyetli, ön uç endüstriyel sınıf sıcaklık gereksinimlerini karşılayan ve on yılı aşkın bir süre boyunca uzun vadeli güvenilirliği garanti eden yeni nesil optik ön uç modül çözümlerini aktif olarak araştırmaktadır. Tablo 3.
Tablo 3 5G ileri iletim için yeni optik modüller için potansiyel talep
5G ana taşıyıcı optik modülleri, CPRI, eCPRI, Ethernet ve OTN'nin yanı sıra NRZ, PAM25 ve DMT gibi modülasyon biçimleri. Tablo 50
Tablo 4: 5G'de ana taşıyıcı optik modül teknolojisinin durumu
400Gb/sn 30/40km optik modül teknolojisinin artan olgunluğu ve 800Gb/sn optik modülün gelişimi ile 5G ana taşıyıcı optik modülün bir sonraki aşaması daha fazla yeni çözümle karşılaşacak. 400 Gb/sn 30/40km optik modüllerin artan olgunluğu ve 800 Gb/sn optik modüllerin gelişimi ile 5G'nin bir sonraki aşaması, ana taşıyıcı optik modüller için daha fazla yeni seçenek görecek.
Tablo 5 5G ana taşıyıcı için yeni optik modüller için potansiyel talep
Uzun vadede, 6G teknolojisi araştırmaları ve uygulama keşifleri ilerlemeye devam ettikçe, 6G ileri iletim kapasitesinin önemli bir artış görmesi muhtemeldir. 6G Kablosuz Bağlantı Noktası Teknolojisi Araştırma Raporuna (2020) göre 6G, bulut bilgi işlem, büyük veri ve yapay zeka ile daha da entegre olacak ve kablosuz bağlantı boyutunda ve genişliğinde büyük bir artış olacak ve bu, aşağıdaki gibi uygulama senaryolarını destekleyebilir: ultra geniş bant genişliği video iletimi, ultra düşük gecikme süreli endüstriyel IoT ve hava-uzay-gökyüzü ara bağlantısı vb. 1G tepe hızına kıyasla 1 kat artacak ve entegre hava-uzay-uzay ara bağlantısına yönelik yeni talep, ileri iletim kapasitesi açısından 6 kat gerektirecek.
