Qué transceptores 5G se utilizan en redes 5G

La red 5G está prosperando y promueve enormes demandas de transceptores ópticos 5G relacionados. Se sabe que la arquitectura de red 5G incluye tres partes, a saber, fronthaul, midhaul y backhaul 5G. ¿Qué tipos de transceptores de red  5G se utilizan en cada parte? ¿Qué transceptor óptico es rentable para sus futuros despliegues de red 5G? Encontrará respuestas en la siguiente publicación.

Explicación de la arquitectura de red 5G

La estación base 4G anterior generalmente consta de BBU (Unidad de banda base para edificios), RRU (Unidad de Radio Remota), alimentador y antena. A diferencia de la red 4G, en la arquitectura de red 5G, la RRU y la antena se integran en AAU. Además, la BBU evoluciona a CU (Unidad Centralizada) y DU (Unidad distribuida). En pocas palabras, la arquitectura de red 5G se reconstruyó a partir de la arquitectura BBU-RRU de 4G en CU-DU-AAU. 

La CU y la DU se distinguen por las tareas de procesamiento en tiempo real. La CU se centra en funciones que no son en tiempo real, algunas funciones de red central y la función MEC, mientras que la DU se centra en la capa física y las funciones L2 en tiempo real. Dado que la CU y la DU se despliegan por separado en redes 5G, la red 5G pasa de la evolución anterior fronthaul-backhaul a fronthaul-midhaul-backhaul. La evolución de la red 4G al diagrama de arquitectura de red 5G se muestra en la siguiente figura.

Fig. 1 - Arquitectura de red 4G vs 5G

Los transceptores 5G tienen una gran demanda

Los transceptores ópticos 5G son los componentes básicos de las redes 5G y llegan a representar más del 50% ~ 70% del coste total en algunos proyectos 5G. Especialmente en el fronthaul 5G, puede haber una demanda de decenas de millones de transceptores de red 5G. Debido a los diferentes requisitos de velocidad, la distancia de transmisión, el entorno de funcionamiento, los recursos de fibra óptica, etc.

En consecuencia, el fronthaul, midhaul y backhaul 5G plantean requisitos específicos para los módulos ópticos. El módulo óptico 5G debe cumplir con los requisitos de mayor velocidad, mayor distancia, rango de temperatura más amplio y menor costo. A continuación, este documento presentará detalladamente qué transceptores 5G se utilizan respectivamente en el fronthaul, midhaul y backhaul 5G.

Transceptores 5G utilizados en fronthaul 5G

Los escenarios típicos de aplicación de transceptores ópticos incluyen conexión directa de fibra, WDM pasivo, WDM semiactivo y WDM activo. Los cuatro escenarios típicos de aplicación de fronthaul 5G se muestran en la fig.2.

La conexión directa de fibra 5G es la solución principal a corto plazo para el despliegue de 5G porque la solución ofrece baja latencia y fácil despliegue. Generalmente utiliza transceptores ópticos grises 25G y transceptores 25G BiDi (bidireccionales). Aunque el transceptor 25G BiDi ayuda a reducir el consumo de fibra óptica. Sin embargo, con el aumento gradual de las estaciones base 5G, la escasez de recursos de fibra óptica será más urgente. Por lo tanto, se desarrollan diversas soluciones WDM.

El escenario de aplicación de WDM pasiva generalmente incluye WDM pasiva punto a punto y WDM-PON. Dado que se utiliza un par o una fibra óptica para conectar múltiples AAU y DU, esta solución ahorra recursos de fibra óptica en gran medida. En la solución WDM pasiva se suelen utilizar transceptores ópticos de color de 10G o 25G.

El escenario de aplicación WDM activa suele utilizar transceptores ópticos grises de corto alcance de 10G o 25G entre AAU/DU y dispositivos WDM/OTN/SPN. Y los transceptores de color bidireccionales de doble fibra y bidireccionales de una sola fibra de 10/25/50/100G se utilizan generalmente dentro de los dispositivos WDM/OTN/SPN.

La aplicación WDM semiactiva combina las soluciones WDM pasivas y WDM activas anteriores. En el lado DU, se utilizan dispositivos WDM/OTN/SPN activos, y en el lado AAU se utilizan dispositivos pasivos de multiplexación por división de longitud de onda.

Fig.2 - 4 Escenarios típicos de aplicación de fronthaul 5G

Debe tenerse en cuenta que, dado que la AAU se encuentra en un entorno exterior, los transceptores de fronthaul 5G deben cumplir requisitos ambientales específicos, como la temperatura de grado industrial (-40℃~+85℃) y la resistencia al polvo.

¿Por qué 25G BiDi es crucial para el fronthaul 5G?

En la era 4G, la red fronthaul utiliza principalmente transceptores ópticos monomodo dúplex 10G. En la etapa inicial del fronthaul 5G, la red fronthaul sigue estando dominada por la conexión directa de fibra óptica, pero tiene mayores requisitos para la velocidad y el puerto óptico del módulo óptico. Considerando el ahorro de recursos de fibra óptica y garantizar una baja latencia, el tipo de transceptor BiDi es superior al tipo de transceptor dúplex.

Por otro lado, 5G tiene una tasa de descarga al menos 10 veces superior a la de 4G. Además, con el lanzamiento del protocolo enhanced Common Public Radio Interface (eCPRI), la tasa de 25Gbit/s también se ha vuelto necesaria. Con base en las dos consideraciones anteriores, no hay duda de que el módulo óptico 25G BiDi puede satisfacer mejor los requisitos del fronthaul 5G. La distancia de transmisión de 10km puede cubrir la mayoría de los escenarios de aplicación. En cuanto a la selección de longitud de onda, la combinación de longitudes de onda de 1270/1330 nm es más rentable.

Transceptores 5G utilizados en midhaul y backhaul 5G

El midhaul y el backhaul 5G cubren la capa de acceso, la capa de distribución y la capa central de la MAN (Metropolitan Area Network). Los transceptores ópticos requeridos son similares a los transceptores utilizados en las redes de transporte y los centros de datos existentes. La capacidad portadora puede mejorarse aumentando la velocidad de datos de los módulos transceptores o utilizando tecnología WDM. La capa de acceso adopta principalmente transceptores ópticos grises o de color 25G/50G. La capa de distribución utiliza principalmente transceptores ópticos de color 25G y transceptores ópticos grises 100G.  Y la capa central y superiores adoptan principalmente transceptores ópticos de color DWDM 100G/200G/400G.

Demanda de midhaul 5G para transceptores 50G PAM4

La capa de acceso y la capa de distribución de la red 5G tendrán una gran demanda de interfaces 25G/50G. Para ahorrar costes de despliegue de 5G, basados en dispositivos ópticos 25G y el formato de modulación PAM4, los transceptores ópticos 50G PAM4 se convertirán en la solución principal en el midhaul 5G. El transceptor óptico 50G PAM4 tiene dos especificaciones principales, 10km y 40km. El tipo de 10km se puede realizar modulando directamente el láser a una velocidad de baudios de 25G y garantizando un bajo coste. El tipo de 40km requiere un láser modulado por electroabsorción con velocidad de baudios de 25g y un fotodetector de avalancha.

Demanda de midhaul 5G para transceptores coherentes 100G de bajo coste

La capa de distribución y la capa núcleo del backhaul 5G requieren módulos ópticos coherentes de 100G, 200G y 400G. Los transceptores coherentes suelen permitir una distancia de transmisión de hasta 200km y la longitud de onda está en la banda C. El módulo óptico coherente de 100G de bajo costo se considera una tecnología unitaria. Sobre la base de esta tecnología unitaria, se puede lograr un mayor ancho de banda de transmisión mediante el uso de tecnología de multiplexación por división de longitud de onda.

Conclusión

En comparación con los transceptores para la red 4G, el transceptor óptico 5G ocupará una posición más importante en todo el mercado de módulos ópticos. Saber qué transceptores 5G son adecuados para la red 5G es fundamental. QSFPTEK es un fabricante profesional de transceptores ópticos; podemos proporcionar transceptores 5G personalizados, como 25G CWDM, 25G LWDM, y transceptores DWDM 25G para sus despliegues de red 5G. Le invitamos a consultar a través de [email protected].