Quels transceivers 5G sont utilisés dans les réseaux 5G

Le réseau 5G est en plein essor et il stimule une forte demande en émetteurs-récepteurs optiques 5G associés. Il est connu que l’architecture du réseau 5G comprend trois parties, à savoir le fronthaul 5G, le midhaul et le backhaul. Quels types d’émetteurs-récepteurs réseau 5G sont utilisés dans chaque partie ? Quel émetteur-récepteur optique est rentable pour vos futurs déploiements de réseaux 5G ? Vous trouverez les réponses dans l’article suivant.

Architecture du réseau 5G expliquée

La station de base 4G précédente se compose généralement de BBU (Unité de bande de base du bâtiment), RRU (Remote Radio Unit), câble d’alimentation et antenne. Contrairement au réseau 4G, dans l’architecture réseau 5G, la RRU et l’antenne s’intègrent dans l’AAU. De plus, la BBU évolue vers CU (Centralized Unit) et DU (Unité distribuée). En termes simples, l’architecture réseau 5G a été reconstruite à partir de l’architecture BBU-RRU de la 4G en CU-DU-AAU. 

Le CU et le DU se distinguent par les tâches de traitement en temps réel. Le CU se concentre sur les fonctions non temps réel, certaines fonctions du réseau central et la fonction MEC, tandis que le DU se concentre sur la couche physique et les fonctions L2 en temps réel. Étant donné que le CU et le DU sont déployés séparément dans les réseaux 5G, le réseau 5G passe de l’évolution précédente fronthaul-backhaul à fronthaul-midhaul-backhaul. L’évolution du réseau 4G vers le diagramme d’architecture du réseau 5G est illustrée dans la figure suivante.

Fig. 1 - Architecture réseau 4G vs 5G

Les émetteurs-récepteurs 5G sont très demandés

Les émetteurs-récepteurs optiques 5G sont les composants de base des réseaux 5G, représentant même plus de 50% ~ 70% du coût total de certains projets 5G. En particulier dans le fronthaul 5G, la demande en émetteurs-récepteurs pour réseaux 5G pourrait atteindre des dizaines de millions d'unités. En raison des différences en matière d'exigences de débit, de distance de transmission, d'environnement de fonctionnement, de ressources en fibre optique, etc.

En conséquence, le fronthaul, le midhaul et le backhaul 5G imposent des exigences spécifiques aux modules optiques. Le module optique 5G doit répondre à des exigences de vitesse plus élevée, de plus longue distance, de plage de température plus large et de coût inférieur. Ensuite, ce document présentera en détail quels émetteurs-récepteurs 5G sont utilisés respectivement dans le fronthaul, le midhaul et le backhaul 5G.

Émetteurs-récepteurs 5G utilisés dans le fronthaul 5G

Les scénarios d’application typiques des émetteurs-récepteurs optiques comprennent la connexion directe par fibre, le WDM passif, le WDM semi-actif et le WDM actif. Les quatre scénarios d’application typiques du fronthaul 5G sont illustrés à la fig.2.

La connexion directe par fibre 5G est la principale solution à court terme pour le déploiement de la 5G, car elle offre une faible latence et un déploiement facile. Elle utilise généralement Émetteurs-récepteurs optiques gris 25G et des émetteurs-récepteurs 25G BiDi (bidirectionnels). Bien que l’émetteur-récepteur 25G BiDi soit utile pour réduire la consommation de fibre optique. Cependant, avec l’augmentation progressive du nombre de stations de base 5G, la pénurie de ressources en fibre optique deviendra plus urgente. Par conséquent, diverses solutions WDM sont développées.

Le scénario d’application WDM passif comprend généralement le WDM passif point à point et le WDM-PON. Étant donné qu’une paire ou une fibre optique est utilisée pour connecter plusieurs AAU et DU, cette solution permet d’économiser dans une large mesure les ressources en fibre optique. Des émetteurs-récepteurs optiques colorés 10G ou 25G sont généralement utilisés dans la solution WDM passive.

Le scénario d’application WDM actif utilise généralement des émetteurs-récepteurs optiques gris à courte portée 10G ou 25G entre les dispositifs AAU/DU et WDM/OTN/SPN. Et des émetteurs-récepteurs colorés bidirectionnels à double fibre 10/25/50/100G et bidirectionnels à fibre unique sont généralement utilisés au sein des dispositifs WDM/OTN/SPN.

L’application WDM semi-active combine les solutions WDM passive et WDM active ci-dessus. Du côté DU, des dispositifs WDM/OTN/SPN actifs sont utilisés, et des dispositifs passifs de multiplexage par répartition en longueur d’onde sont utilisés du côté AAU.

Fig.2 - 4 scénarios d’application typiques du fronthaul 5G

Il convient de noter que, comme l'AAU est située en environnement extérieur, les émetteurs-récepteurs fronthaul 5G doivent répondre à des exigences environnementales spécifiques, telles que la température de qualité industrielle (-40℃~+85℃) et l'étanchéité à la poussière.

Pourquoi le 25G BiDi est-il crucial pour le fronthaul 5G ?

À l’ère de la 4G, le réseau fronthaul utilise principalement des émetteurs-récepteurs optiques monomodes duplex 10G. Au début du fronthaul 5G, le réseau fronthaul reste dominé par la connexion directe par fibre optique, mais il impose des exigences plus élevées en matière de débit et de port optique du module optique. Pour économiser les ressources en fibre optique et garantir une faible latence, le type d’émetteur-récepteur BiDi est supérieur au type d’émetteur-récepteur duplex.

D’autre part, la 5G offre un débit de téléchargement au moins 10 fois supérieur à celui de la 4G. De plus, avec le lancement du protocole enhanced Common Public Radio Interface (eCPRI), le débit de 25Gbit/s est également devenu nécessaire. Sur la base des deux considérations ci-dessus, il ne fait aucun doute que le Module optique BiDi 25G peut mieux répondre aux exigences du fronthaul 5G. La distance de transmission de 10km peut couvrir la plupart des scénarios d’application. En termes de choix de longueur d’onde, la combinaison des longueurs d’onde 1270/1330 nm est plus rentable.

Transceivers 5G utilisés dans le midhaul et le backhaul 5G

Le midhaul et le backhaul 5G couvrent la couche d’accès, la couche de distribution et la couche cœur du MAN (Metropolitan Area Network). Les émetteurs-récepteurs optiques requis sont similaires aux émetteurs-récepteurs utilisés dans les réseaux de transport et les centres de données existants. La capacité de transport peut être améliorée en augmentant le débit de données des modules émetteurs-récepteurs ou en utilisant la technologie WDM. La couche d’accès adopte principalement des émetteurs-récepteurs optiques gris ou colorés 25G/50G. La couche de distribution utilise principalement des émetteurs-récepteurs optiques colorés 25G et des émetteurs-récepteurs optiques gris 100G.  Et la couche cœur et au-delà adoptent principalement des émetteurs-récepteurs optiques colorés DWDM 100G/200G/400G.

Demande en liaison intermédiaire 5G pour les émetteurs-récepteurs 50G PAM4

La couche d’accès et la couche de distribution du réseau 5G auront une forte demande d’interfaces 25G/50G. Pour réduire les coûts de déploiement de la 5G, sur la base de dispositifs optiques 25G et du format de modulation PAM4, les émetteurs-récepteurs optiques 50G PAM4 deviendront la principale solution pour le midhaul 5G. L’émetteur-récepteur optique 50G PAM4 présente deux spécifications principales, 10km et 40km. Le type 10km peut être réalisé en modulant directement le laser à un débit de symboles de 25G et en garantissant un faible coût. Le type 40km nécessite un laser modulé à électro-absorption à un débit de symboles de 25g et une photodiode à avalanche.

Demande du midhaul 5G pour des émetteurs-récepteurs cohérents 100G à faible coût

La couche de distribution et la couche cœur du backhaul 5G ont besoin de modules optiques cohérents 100G, 200G et 400G. Les émetteurs-récepteurs cohérents permettent généralement une distance de transmission allant jusqu’à 200km et la longueur d’onde se situe dans la bande C. Le module optique cohérent 100G à faible coût est considéré comme une technologie unitaire. Sur la base de cette technologie unitaire, une bande passante de transmission plus élevée peut être obtenue en utilisant la technologie de multiplexage par répartition en longueur d’onde.

Conclusion

Par rapport aux émetteurs-récepteurs pour le réseau 4G, l’émetteur-récepteur optique 5G occupera une place plus importante sur l’ensemble du marché des modules optiques. Savoir quels émetteurs-récepteurs 5G conviennent au réseau 5G est essentiel. QSFPTEK est un fabricant professionnel d’émetteurs-récepteurs optiques, nous pouvons fournir des émetteurs-récepteurs 5G personnalisés tels que 25G CWDM, 25G LWDM, et des émetteurs-récepteurs DWDM 25G pour vos déploiements de réseaux 5G. N’hésitez pas à nous consulter via [email protected].