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die "fünfte generation mobiler kommunikation" wird kurz 5g genannt. gemäß dem zeitplan der 3gpp-organisation untersucht der r14-standard den 5g-systemrahmen und die schlüsseltechnologien. der r15-standard wird verwendet, um die 5g-anforderungen einiger szenen zu erfüllen und den kommerziellen prozess zu öffnen. der r16-standard wird alle standardisierungsarbeiten abschließen. r14 und r15 wurden im märz 2017 bzw. juni 2018 abgeschlossen, während r16 voraussichtlich im dezember 2019 fertiggestellt wird. der endgültige 5g-komplettstandard wird anfang der 2020 der international telecommunication union (itu) vorgelegt.
gemäß der 3gpp-planung werden 5g-standards in zwei arten unterschieden: nsa (nicht-standalone) und sa (standalone). unter ihnen muss der netzwerkmodus von 5g nsa die 4g-basisstation und das 4g-kernnetzwerk sowie 4g als verankerung der steueroberfläche verwenden, um die anforderungen der radikaloperatoren zu erfüllen, um die vorhandenen lte-netzwerkressourcen nutzen zu können schnelle bereitstellung von 5g nr (new ratio).
im juni hielten 14, 2018 und 3gpp eine plenarsitzung in den vereinigten staaten ab, um das einfrieren der 5g nr sa-funktion offiziell zu genehmigen. der 5g nr nsa-standard wurde im dezember 2017 eingefroren. zu diesem zeitpunkt wurde der 5g-standard mit vollem funktionsumfang offiziell eingeführt.
zu den hauptmerkmalen des 5g-netzwerks gehören eine große bandbreite (bis zu 1gb / s), eine geringe verzögerung (1ns) und eine massenverbindung (verbindungsdichte 106 / km2), die neue anforderungen an die bandbreite, kapazität, verzögerung und netzwerkflexibilität des netzwerks bieten tragendes netzwerk. das basisbandsignal der 5g-basisstation wird unter verwendung der ecpri-protokollschnittstelle digital übertragen (typische rate 25.16gb / s). in anbetracht der üblichen stationen mit 4g muss die cpri-option10-rate (24.33gb / s) kompatibel sein.
5g ist im kommen, und das optische netzwerk 5g hat zig millionen anforderungen an optische geräte.
optische kommunikationsvorrichtungen sind die kernkomponenten eines optischen übertragungsnetzwerks, die die funktionen der physikalischen schlüsselnetzschicht tragen, wie beispielsweise photoelektrische umwandlung, wellenlängenmultiplexing und -multiplexing und verteilung der optischen leistung. verglichen mit dem aktuellen 3g / 4g-netzwerk ist die größte änderung von 5g im drahtlosen lasttragenden netzwerk die front- und mittelstrecke. das 5g-fronthaul bezieht sich auf die verbindung zwischen der basisstation (aau) und der du (distribute unit, die protokolle für physikalische schichten und echtzeitdienste behandelt), während der 5g-middlehaul die verbindung zwischen du und cu (centralized unit, nicht-realisierbar) ist. zeitprotokolle und dienste).
die drahtlose basisstation wird normalerweise im kommunikationsturm oder auf dem dach des gebäudes installiert. daher müssen die optischen geräte, die im fronthaul und im mittelhaul eingesetzt werden, den einsatz von außenaufnahmen berücksichtigen. das wichtigste ist, dass der betriebstemperaturbereich der geräte den anforderungen der industrieklasse entsprechen muss, dh von -40 ℃ bis 85. eine andere indoor-szene ist übrigens im allgemeinen eine kommerzielle temperaturanforderung, 0 ℃ bis 70.
im fronthaul-szenario liegt der größte teil der übertragungsdistanz unter 10km, wovon weniger als 5km für 80% und 5km für 10km für 20% verantwortlich ist. natürlich gibt es eine lücke zwischen dem theoretischen wert und der tatsächlichen anwendung des aktuellen netzwerks. es besteht das problem, dass die dämpfung der verbindung zunimmt, da die faseralterung und die entfernung des abdeckungsbereichs den kritischen wert annehmen können, so dass die übertragungsentfernung über 10km, wie beispielsweise 20km, immer noch benötigt wird. im mittelstreckenszenario liegt die übertragungsdistanz zwischen 10 und 40km, und es gibt zwei anforderungen an die betriebstemperatur für industrielle und gewerbliche qualitäten. für 5g fronthaul- und middlehaul-anwendungen gigalight hat (oder wird) eine reihe optischer transceiver für industrielle anwendungen auf den markt bringen, darunter 25g bidi / cwdm / dwdm / tunable sfp28-module für 10km / 20km-anwendungen im 5g-fronthaul-netzwerk und 100gbase-lr4wx-4wdm-40wdm-28wdm-200wdm-56wdm-10wdm-40wdm-5wdm-5wdm-xnumxwdm-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx-xnumxwx xnumxg qsfpxnumx-module für xnumxkm / xnumxkm-anwendungen im xnumxg-middlehaul-netzwerk (und backhaul-netzwerk). gleichzeitig bieten wir auch passive optische komponenten für den industriellen einsatz an, wie xnumxg omux, ccwdm und aawg (werden nach der reife von industrie-chips veröffentlicht).
abbildung 1. die datenraten und entfernungen von 5g fronthaul und middlehaul
die funktion des optischen transceivers ist die photoelektrische umwandlung unter verwendung einer optischen faser als übertragungsmedium. das bedeutet, dass die größte investition in das optische netzwerk immer die ressourcen für glasfasern sind. daher müssen sie bei der auswahl von geräten und geräten zunächst die einsparung von glasfasern berücksichtigen. im hinblick auf die verschiedenen szenen des 5g fronthaul stehen drei optionen (25g sfp28-transceiver) zur auswahl.
erstens kann in der szene, in der die glasfaservorkommen reich sind, das schema der direkten glasfaserverbindung, auch one fiber one cell genannt, mit optischen 25g bidi sfp28-transceivern für die 10km / 20km-übertragung eingesetzt werden. im allgemeinen befinden sich drei zellen in einer basisstation. das bidi-schema benötigt also nur drei optische fasern, um den fronthaul-verkehr einer basisstation zu erfüllen, und ist für die hochgenaue synchronisation der uhr förderlich. unter diesen kann die downstream-wellenlänge 1310nm oder 1330nm sein, was im moment ungewiss ist.
abbildung 2. das schema der glasfaser-direktverbindung für 5g fronthaul
zweitens wird in der szene, in der optische faserressourcen knapp sind, das wdm-schema des multiplexens aller dienstwellenlängen einer basisstation zu einer einzelnen faser oder einem paar von optischen fasern, um optische faserressourcen zu sparen, auch als one fiber one site (basisstation) bezeichnet ) kann eingesetzt werden. für das wdm-schema werden viele optische farb-transceiver benötigt, was die installation, die ersatzteile und die wartung beeinträchtigen kann. die abstimmbaren transceiver können jedoch zur lösung dieses problems verwendet werden. daher werden in dieser szene hauptsächlich optische 25g-cwdm / dwdm / abstimmbare optische sfp28-transceiver (o-band oder c-band) sowie passive optische komponenten für die industrie wie 5g omux und ccwdm-module verwendet.
abbildung 3. passives wdm-schema für 5g-fronthaul
die effizientere methode besteht natürlich darin, die wdm-geräte direkt an die basisstation und an du zu senden, d. h. das aktive wdm-schema, das mit dem aktuellen netzwerk 2g / 3g / 4g-dienst kompatibel sein kann und mehr l3-schicht erreichen kann geschäftsführung und optimierungsfunktionen. diese regelung wird jedoch die investitionsausgaben erhöhen.
drittens kann in der szene, in der backbone-glasfaserressourcen mittellos sind, das passive wdm-schema mit punkt-zu-mehrpunkt-verbindung (p2mp) eingesetzt werden, das den verkehr mehrerer basisstationen zu einem du, auch one fiber n-standorte (basisstation) genannt, zusammenführt . beispielsweise kann der häufig verwendete 40-kanal aawg dwdm mux / demux 6-basisstationen abdecken (jede basisstation verfügt über 3-sektoren, insgesamt 18-aaus, 20-kanäle für upstream- und 20-kanäle für downstream). diese topologie entspricht dem pon-basierten optischen passivnetzwerk und maximiert die nutzung der vorhandenen odn-netzwerke.
gegenwärtig gibt es nur kommerziell erhältliches awg mit einem betriebstemperaturbereich von 0 from bis 75 mature. in zukünftigen wdm-pon- und sogar 5g-fronthaul-lösungen muss der betriebstemperaturbereich von awg weiter auf industriequalität -40 (85) auf xnumx (xnumx) erweitert werden, was höhere anforderungen an thermische und athermische verpackung sowie die anforderung an chip-qualität stellt athermal awg wird ebenfalls weiter verbessert. unter der bedingung, dass das industrielle awg nicht ausgereift ist, ist die installationsumgebung für die einhaltung der kommerziellen temperaturen unbequem, aber das optische leistungsbudget der verbindung kann erfüllt werden. wir können die verwendung der sps-splitter (die vollständig erfüllt werden können) in betracht ziehen die anforderungen an die industrielle temperatur derzeit).
in der p2mp-szene werden hauptsächlich optische 25g-cwdm / dwdm / einstellbare sfp28-transceiver (o-band oder c-band) sowie passive optische komponenten für den industriellen einsatz wie 5g omux, ccwdm, awg oder plc-splitter verwendet.
abbildung 4. das p2pm passive wdm-schema für 5g-fronthaul
5g ist ein wichtiger meilenstein in der geschichte der optischen kommunikation. für optische 5g-netzwerke gibt es einen riesigen markt mit so vielen herausforderungen. gigalight wird seinen kunden weiterhin optische hochgeschwindigkeits-verbindungsprodukte mit innovativen designs und führenden lösungen anbieten.
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