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a "comunicação móvel de quinta geração" é chamada de 5g. de acordo com o calendário da organização 3gpp, o padrão r14 estuda a estrutura do sistema 5g e as principais tecnologias; o padrão r15 é usado para atender aos requisitos 5g de algumas cenas e abre o processo comercial; o padrão r16 completará todo o trabalho de padronização. r14 e r15 foram concluídos em março 2017 e junho 2018 respectivamente, enquanto o r16 deve ser concluído em dezembro 2019. e o padrão final 5g será submetido à união internacional de telecomunicações (itu) no início do 2020.
de acordo com o planejamento 3gpp, os padrões 5g são divididos em dois tipos: nsa (não autônomo) e sa (autônomo). entre eles, o modo de rede do 5g nsa precisa usar a estação base 4g e a rede principal 4g, e 4g como ancoragem da superfície de controle, para atender às necessidades dos operadores radicais de usar os recursos de rede lte existentes para realizar a implantação rápida de 5g nr (new ratio).
em junho 14, 2018, 3gpp realizou uma reunião plenária nos estados unidos para aprovar formalmente o congelamento da função 5g nr sa. o padrão 5g nr nsa foi congelado em dezembro 2017. nesta fase, o padrão completo da versão 5g foi formalmente apresentado.
as principais características da rede 5g incluem grande largura de banda (até 1gb / s), baixo atraso (1ns) e conexão em massa (densidade de conexão 106 / km2), que fornecem novos requisitos para largura de banda, capacidade, atraso e flexibilidade de rede. rede de suporte de carga. o sinal de banda base da estação base 5g é transmitido digitalmente, usando a interface do protocolo ecpri (taxa típica 25.16gb / s). considerando as estações comuns com 4g, a taxa de cpri option10 (24.33gb / s) precisa ser compatível.
o 5g está chegando e a rede óptica 5g possui dezenas de milhões de demandas por dispositivos ópticos.
dispositivos de comunicação óptica são os principais componentes da rede de transmissão óptica, suportando as funções de camada física de rede chave, como conversão fotoelétrica, multiplexação de comprimento de onda e multiplexação, e distribuição de potência óptica. em comparação com a actual rede 3g / 4g, a maior alteração do 5g na rede de suporte de carga sem fios é o fronthaul e o middlehaul. o fronthaul 5g refere-se à conexão entre a estação base (aau) e du (distribute unit, lidando com protocolos de camada física e serviços em tempo real), enquanto 5g middlehaul é a conexão entre du e cu (unidade centralizada, lidando com não real- protocolos e serviços de tempo).
a estação base sem fio é geralmente instalada na torre de comunicação ou no telhado do edifício. assim, os dispositivos ópticos usados no fronthaul e no middlehaul precisam atender ao uso de cenas externas. o mais importante é que a faixa de temperatura de operação dos dispositivos precisa atender aos requisitos do grau industrial, isto é, de -40 ℃ a 85 ℃. outra cena interna, a propósito, é geralmente um requisito de temperatura comercial, 0 ℃ a 70 ℃.
no cenário de fronthaul, a maior parte da distância de transmissão é inferior a 10km, dos quais menos de 5km representa cerca de 80% e 5km a 10km representa 20%. naturalmente, haverá uma lacuna entre o valor teórico e a aplicação real da rede atual. e, haverá um problema que a atenuação do link irá aumentar conforme o envelhecimento da fibra e a distância da área de cobertura pode estar no valor crítico, então a distância de transmissão acima de 10km, como 20km, ainda será necessária. no cenário middlehaul, a distância de transmissão é entre 10 e 40km, e há dois requisitos de temperatura de operação para classes industriais e comerciais. para aplicações fronthaul e middlehaul 5g, gigalight lançou (ou vai lançar) uma série de transceptores ópticos de nível industrial, incluindo módulos 25g bidi / cwdm / dwdm / sfp28 sintonizáveis para aplicações 10km / 20km na rede de ligação frontal 5g, e módulos 100gbase-lr4 / 4wdm-40 qsfp28 módulos 200g qsfp56 utilizados para aplicações 10km / 40km na rede middlehaul (e backhaul) 5g. ao mesmo tempo, também oferecemos componentes ópticos passivos de nível industrial, como 5g omux, ccwdm e aawg (serão lançados após o vencimento dos chips industriais).
figura 1. as taxas de dados e as distâncias do fronthaul e middlehaul do 5g
a função do transceptor óptico é conversão fotoelétrica, usando fibra óptica como meio de transmissão. isso significa que o maior investimento na rede óptica é sempre os recursos de fibra óptica, portanto, a primeira coisa a considerar ao selecionar equipamentos e dispositivos é como economizar fibra óptica. tendo em vista as diferentes cenas do fronthaul 5g, existem três opções (transceptores 25g sfp28) para escolher a partir de agora.
em primeiro lugar, na cena em que os recursos de fibra ótica são ricos, o esquema de conexão direta de fibra ótica, também chamado one fiber one cell, pode ser implantado com transceptores ópticos 25g bidi sfp28 para transmissão 10km / 20km. em geral, existem três células em uma estação base. assim, o esquema bidi precisa apenas de três fibras ópticas para atender ao tráfego de fronthaul de uma estação base e é propício para a sincronização de alta precisão do relógio. entre eles, o comprimento de onda a jusante pode ser 1310nm ou 1330nm, o que é incerto no momento.
figura 2. o esquema de conexão direta de fibra óptica para fronthaul 5g
em segundo lugar, no cenário onde os recursos de fibra óptica são escassos, o esquema wdm multiplexa todos os comprimentos de onda de uma estação base para uma única fibra ou um par de fibras ópticas para economizar recursos de fibra ótica, também chamado one fiber one site (base-station ), pode ser implantado. muitos transceptores ópticos coloridos são necessários no esquema wdm, o que causará transtornos à instalação, peças de reposição e manutenção. no entanto, os transceptores sintonizáveis podem ser usados para resolver este problema. assim, este cenário utiliza principalmente transceptores ópticos 25g cwdm / dwdm / sintonizáveis sfp28 (banda o ou banda c), bem como componentes ópticos passivos de nível industrial, como os módulos 5g omux e ccwdm.
figura 3. esquema passivo wdm para fronthaul 5g
naturalmente, a maneira mais eficiente é afundar os dispositivos wdm diretamente na estação base e no du, ou seja, o esquema wdm ativo, que pode ser compatível com o serviço 2g / 3g / 4g da rede atual, e pode obter mais camadas l3 funções de gestão e otimização de negócios. no entanto, este esquema aumentará o capex.
terceiro, na cena em que os recursos de fibra óptica do backbone são destituídos, o esquema wdm passivo com ponto a multiponto (p2mp) convergindo o tráfego de múltiplas estações base para um du, também chamado de one fiber n sites (estação base), pode ser implantado . por exemplo, o canal comum 40 aawg dwdm mux / demux pode cobrir estações base 6 (cada estação base tem setores 3, um total de aau 18, canais 20 para canais upstream e 20 para downstream). essa topologia está em conformidade com a rede óptica passiva baseada em pon e maximiza a utilização das redes odn existentes.
atualmente, há apenas awg de nível comercial que é maduro, com uma faixa de temperatura operacional de 0 ℃ a 75 ℃. em futuras soluções wdm-pon e 5g fronthaul, a faixa de temperatura de operação do awg precisa ser melhorada para grau industrial - 40® para 85®, levando a requisitos mais exigentes para embalagens térmicas e atérmicas, e a exigência de grau de chip awg athermal também é melhorada. sob a condição de que o awg de nível industrial não é maduro, o ambiente de instalação é inconveniente para atender a temperatura de grau comercial, mas o orçamento de energia óptica do link pode ser atendido, podemos considerar o uso dos divisores plc (que podem atender plenamente os requisitos da temperatura de grau industrial no presente).
o cenário p2mp usa principalmente transceptores ópticos 25g cwdm / dwdm / sintonizáveis sfp28 (banda o ou banda c), bem como componentes ópticos passivos de classe industrial, como 5g omux, ccwdm, awg ou divisores plc.
figura 4. o esquema wdm passivo p2pm para fronthaul 5g
o 5g é um marco importante na história da comunicação óptica. para as redes ópticas 5g, existe um enorme mercado com tantos desafios. gigalight continuará fornecendo aos clientes produtos de interconexão óptica de alta velocidade com projetos inovadores e soluções líderes.
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