Quali transceiver 5G vengono utilizzati nelle reti 5G

La rete 5G è in piena crescita e promuove un'enorme domanda di relativi transceiver ottici 5G. È noto che l'architettura della rete 5G include tre parti, ovvero fronthaul, midhaul e backhaul 5G. Quali tipi di  transceiver per reti 5G vengono utilizzati in ciascuna parte? Quale transceiver ottico è conveniente per le vostre future implementazioni di reti 5G? Troverete le risposte nel seguente post.

Spiegazione dell'architettura di rete 5G

La precedente stazione base 4G generalmente è composta da BBU (Building Base Band Unite), RRU (Remote Radio Unit), feeder e antenna. A differenza della rete 4G, nell'architettura di rete 5G, la RRU e l'antenna si integrano nell'AAU. Inoltre, la BBU evolve in CU (Centralized Unit) e DU (Unità distribuita). In parole semplici, l'architettura di rete 5G è stata ricostruita dall'architettura BBU-RRU del 4G in CU-DU-AAU. 

CU e DU si distinguono per le attività di elaborazione in tempo reale. La CU si concentra sulle funzioni non in tempo reale, su alcune funzioni della rete core e sulla funzione MEC, mentre la DU si concentra sul livello fisico e sulle funzioni L2 in tempo reale. Poiché CU e DU sono implementate separatamente nelle reti 5G, la rete 5G passa dalla precedente evoluzione fronthaul-backhaul a fronthaul-midhaul-backhaul. L'evoluzione dalla rete 4G al diagramma dell'architettura della rete 5G è mostrata nella figura seguente.

Fig. 1 - Architettura di rete 4G vs 5G

I transceiver 5G sono molto richiesti

I ricetrasmettitori ottici 5G sono i componenti fondamentali delle reti 5G e, in alcuni progetti 5G, rappresentano persino oltre il 50% ~ 70% del costo totale. Soprattutto nel fronthaul 5G, la domanda di ricetrasmettitori per reti 5G potrebbe raggiungere le decine di milioni di unità. Ciò è dovuto ai diversi requisiti di velocità, alla distanza di trasmissione, all'ambiente operativo, alle risorse in fibra ottica, ecc.

Di conseguenza, fronthaul, midhaul e backhaul 5G pongono requisiti specifici per i moduli ottici. Il modulo ottico 5G dovrebbe soddisfare requisiti di velocità più elevata, maggiore distanza, intervallo di temperatura più ampio e costo inferiore. Successivamente, questo documento presenterà in dettaglio quali transceiver 5G vengono utilizzati rispettivamente nel fronthaul, midhaul e backhaul 5G.

Transceiver 5G utilizzati nel fronthaul 5G

Gli scenari applicativi tipici dei transceiver ottici includono connessione diretta in fibra, WDM passivo, WDM semi-attivo e WDM attivo. I quattro scenari applicativi tipici di fronthaul 5G sono mostrati in fig.2.

La connessione diretta in fibra 5G è la soluzione principale nel breve termine per l'implementazione del 5G perché la soluzione offre bassa latenza e facile implementazione. Generalmente utilizza Transceiver ottici grigi 25G e transceiver 25G BiDi (Bidirectional). Sebbene il transceiver 25G BiDi sia utile per ridurre il consumo di fibra ottica. Tuttavia, con il graduale aumento delle stazioni base 5G, la carenza di risorse di fibra ottica diventerà più urgente. Pertanto, vengono sviluppate varie soluzioni WDM.

Lo scenario applicativo WDM passivo include generalmente WDM passivo punto-punto e WDM-PON. Poiché una coppia o una fibra ottica viene utilizzata per collegare più AAU e DU, questa soluzione consente di risparmiare risorse in fibra ottica in larga misura. Nella soluzione WDM passiva vengono in genere utilizzati ricetrasmettitori ottici colorati 10G o 25G.

Lo scenario applicativo WDM attivo utilizza solitamente ricetrasmettitori ottici grigi a corto raggio 10G o 25G tra AAU/DU e dispositivi WDM/OTN/SPN. E ricetrasmettitori colorati bidirezionali a doppia fibra 10/25/50/100G e bidirezionali a fibra singola sono generalmente utilizzati all'interno dei dispositivi WDM/OTN/SPN.

L'applicazione WDM semi-attiva combina le soluzioni WDM passive e WDM attive sopra indicate. Sul lato DU vengono utilizzati dispositivi WDM/OTN/SPN attivi, mentre sul lato AAU vengono utilizzati dispositivi passivi di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda.

Fig.2 - 4 scenari applicativi tipici del fronthaul 5G

Va notato che, poiché l'AAU si trova in un ambiente esterno, i transceiver fronthaul 5G devono soddisfare requisiti ambientali specifici, come la temperatura di grado industriale (-40℃~+85℃) e la resistenza alla polvere.

Perché 25G BiDi è cruciale per il fronthaul 5G?

Nell'era 4G, la rete fronthaul utilizza principalmente transceiver ottici monomodali duplex 10G. Nella fase iniziale del fronthaul 5G, la rete fronthaul è ancora dominata dal collegamento diretto in fibra ottica, ma presenta requisiti più elevati per la velocità e la porta ottica del modulo ottico. Considerando il risparmio di risorse in fibra ottica e la garanzia di una bassa latenza, il tipo di transceiver BiDi è superiore al tipo di transceiver duplex.

D'altra parte, il 5G ha una velocità di download almeno 10 volte superiore rispetto al 4G. Inoltre, con il lancio del protocollo enhanced Common Public Radio Interface (eCPRI), anche la velocità di 25Gbit/s è diventata necessaria. Sulla base delle due considerazioni precedenti, non c'è dubbio che il Modulo ottico 25G BiDi può soddisfare meglio i requisiti del fronthaul 5G. La distanza di trasmissione di 10km può coprire la maggior parte degli scenari applicativi. In termini di selezione della lunghezza d’onda, la combinazione di lunghezze d’onda 1270/1330 nm è più conveniente.

Transceiver 5G utilizzati nel midhaul e backhaul 5G

Il midhaul e il backhaul 5G coprono il livello di accesso MAN (Metropolitan Area Network), il livello di distribuzione e il livello core. I transceiver ottici richiesti sono simili ai transceiver utilizzati nelle reti di trasporto e nei data center esistenti. La capacità di trasporto può essere migliorata aumentando la velocità di trasmissione dati dei moduli transceiver o utilizzando la tecnologia WDM. Il livello di accesso adotta principalmente transceiver ottici grigi o colorati 25G/50G. Il livello di distribuzione utilizza principalmente transceiver ottici colorati 25G e transceiver ottici grigi 100G.  E il livello core e superiori adottano per lo più transceiver ottici colorati DWDM 100G/200G/400G.

Domanda di midhaul 5G per transceiver 50G PAM4

Il livello di accesso e il livello di distribuzione della rete 5G avranno una forte domanda di interfacce 25G/50G. Per ridurre i costi di implementazione del 5G, sulla base di dispositivi ottici 25G e del formato di modulazione PAM4, i ricetrasmettitori ottici 50G PAM4 diventeranno la soluzione principale nel midhaul 5G. Il ricetrasmettitore ottico 50G PAM4 ha due specifiche principali, 10km e 40km. Il tipo da 10km può essere realizzato modulando direttamente il laser a una velocità di simbolo di 25G e garantendo costi contenuti. Il tipo da 40km richiede un laser modulato a elettroassorbimento con velocità di simbolo di 25g e un fotodiodo a valanga.

Domanda di midhaul 5G per transceiver coerenti 100G a basso costo

Il livello di distribuzione e il livello core del backhaul 5G richiedono moduli ottici coerenti 100G, 200G e 400G. I transceiver coerenti in genere consentono una distanza di trasmissione entro 200km e la lunghezza d'onda è in banda C. Il modulo ottico coerente 100G a basso costo è considerato una tecnologia unitaria. Sulla base di questa tecnologia unitaria, è possibile ottenere una maggiore larghezza di banda di trasmissione utilizzando la tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda.

Conclusione

Rispetto ai transceiver per la rete 4G, il transceiver ottico 5G occuperà una posizione più importante nell'intero mercato dei moduli ottici. Sapere quali transceiver 5G sono adatti alla rete 5G è fondamentale. QSFPTEK è un produttore professionale di transceiver ottici, possiamo fornire transceiver 5G personalizzati come 25G CWDM, 25G LWDM, e transceiver DWDM 25G per le implementazioni della tua rete 5G. Benvenuto a consultare tramite [email protected].