Quais Transceptores 5G São Usados em Redes 5G

A rede 5G está prosperando e promove enormes demandas por transceptores ópticos 5G relacionados. Sabe-se que a arquitetura da rede 5G inclui três partes, a saber, fronthaul, midhaul e backhaul 5G. Que tipos de transceptores de rede  5G são usados em cada parte? Qual transceptor óptico é econômico para suas futuras implantações de rede 5G? Você encontrará as respostas na publicação a seguir.

Arquitetura de rede 5G explicada

A estação base 4G anterior geralmente consiste em BBU (Building Base Band Unite), RRU (Remote Radio Unit), alimentador e antena. Diferente da rede 4G, na arquitetura de rede 5G, a RRU e a antena se integram à AAU. Além disso, a BBU evolui para CU (Centralized Unit) e DU (Unidade Distribuída). Em termos simples, a arquitetura de rede 5G foi reconstruída a partir da arquitetura BBU-RRU do 4G para CU-DU-AAU. 

A CU e a DU são diferenciadas pelas tarefas de processamento em tempo real. A CU se concentra em funções não em tempo real, algumas funções de rede principal e a função MEC, enquanto a DU se concentra na camada física e nas funções L2 em tempo real. Como CU e DU são implantadas separadamente em redes 5G, a rede 5G evoluiu do fronthaul-backhaul anterior para fronthaul-midhaul-backhaul. A evolução da rede 4G para o diagrama de arquitetura da rede 5G é mostrada na figura a seguir.

Fig. 1 - Arquitetura de rede 4G vs 5G

Transceivers 5G Estão em Alta Demanda

Os transceptores ópticos 5G são os componentes básicos das redes 5G, chegando a representar mais de 50% ~ 70% do custo total em alguns projetos 5G. Especialmente no fronthaul 5G, a demanda por transceptores de rede 5G pode chegar a dezenas de milhões de unidades. Devido aos diferentes requisitos de taxa de transmissão, distância de transmissão, ambiente de operação, recursos de fibra óptica e etc.

Assim, fronthaul, midhaul e backhaul 5G apresentam requisitos específicos para módulos ópticos. O módulo óptico 5G deve atender aos requisitos de maior velocidade, maior distância, faixa de temperatura mais ampla e menor custo. A seguir, este artigo apresentará detalhadamente quais transceptores 5G são usados em fronthaul, midhaul e backhaul 5G, respectivamente.

Transceptores 5G usados em fronthaul 5G

Os cenários típicos de aplicação de transceptores ópticos incluem conexão direta por fibra, WDM passivo, WDM semiativo e WDM ativo. Os quatro cenários típicos de aplicação de fronthaul 5G são mostrados na fig.2.

A conexão direta de fibra 5G é a principal solução no curto prazo para a implantação do 5G, pois a solução apresenta baixa latência e fácil implantação. Geralmente, ela usa Transceptores ópticos grey 25G e transceptores 25G BiDi (Bidirectional). Embora o transceptor 25G BiDi seja útil para reduzir o consumo de fibra óptica. No entanto, com o aumento gradual das estações base 5G, a escassez de recursos de fibra óptica se tornará mais urgente. Portanto, várias soluções WDM são desenvolvidas.

O cenário de aplicação de WDM passivo geralmente inclui WDM passivo ponto a ponto e WDM-PON. Como um par ou uma fibra óptica é usado para conectar várias AAUs e DUs, essa solução economiza recursos de fibra óptica em grande medida. Transceptores ópticos coloridos de 10G ou 25G são normalmente usados na solução WDM passiva.

O cenário de aplicação WDM ativo geralmente usa transceptores ópticos cinza de curto alcance 10G ou 25G entre AAU/DU e dispositivos WDM/OTN/SPN. E transceptores coloridos bidirecionais de fibra dupla e bidirecionais de fibra única 10/25/50/100G são geralmente usados em dispositivos WDM/OTN/SPN.

A aplicação WDM semiativa combina as soluções WDM passiva e WDM ativa acima. No lado DU, são usados dispositivos WDM/OTN/SPN ativos, e no lado AAU são usados dispositivos passivos de multiplexação por divisão de comprimento de onda.

Fig.2 - 4 Cenários Típicos de Aplicação de Fronthaul 5G

Deve-se observar que, como a AAU está localizada em ambiente externo, os transceptores de fronthaul 5G devem atender a requisitos ambientais específicos, como temperatura de grau industrial (-40℃~+85℃) e proteção contra poeira.

Por que 25G BiDi é crucial para o fronthaul 5G?

Na era 4G, a rede fronthaul usa principalmente transceptores ópticos monomodo duplex 10G. No estágio inicial do fronthaul 5G, a rede fronthaul ainda é dominada pelo acionamento direto por fibra óptica, mas tem requisitos mais altos para a velocidade e a porta óptica do módulo óptico. Considerando a economia de recursos de fibra óptica e garantindo baixa latência, o tipo de transceptor BiDi é superior ao tipo de transceptor duplex.

Por outro lado, o 5G tem uma taxa de download pelo menos 10 vezes maior que o 4G. Além disso, com o lançamento do protocolo enhanced Common Public Radio Interface (eCPRI), a taxa de 25Gbit/s também se tornou necessária. Com base nas duas considerações acima, não há dúvida de que o módulo óptico BiDi 25G pode atender melhor aos requisitos do fronthaul 5G. A distância de transmissão de 10km pode cobrir a maioria dos cenários de aplicação. Em termos de seleção de comprimento de onda, a combinação de comprimentos de onda de 1270/1330 nm é mais econômica.

Transceptores 5G usados em midhaul e backhaul 5G

O midhaul e o backhaul 5G abrangem a camada de acesso, a camada de distribuição e a camada de núcleo da MAN (Metropolitan Area Network). Os transceptores ópticos necessários são semelhantes aos transceptores usados nas redes de transporte e nos data centers existentes. A capacidade de transmissão pode ser melhorada aumentando a taxa de dados dos módulos transceptores ou usando a tecnologia WDM. A camada de acesso adota principalmente transceptores ópticos cinza ou coloridos 25G/50G. A camada de distribuição usa principalmente transceptores ópticos coloridos 25G e transceptores ópticos cinza 100G.  E a camada de núcleo e acima adotam principalmente transceptores ópticos coloridos DWDM 100G/200G/400G.

Demanda de Midhaul 5G por Transceptores 50G PAM4

A camada de acesso e a camada de distribuição da rede 5G terão uma grande demanda por interfaces 25G/50G. Para economizar custos de implantação do 5G, com base em dispositivos ópticos 25G e no formato de modulação PAM4, transceptores ópticos 50G PAM4 se tornarão a principal solução no midhaul 5G. O transceptor óptico 50G PAM4 tem duas especificações principais, 10km e 40km. O tipo 10km pode ser realizado modulando diretamente o laser a uma taxa de baud de 25G e garantindo baixo custo. O tipo 40km requer um laser modulado por eletroabsorção com taxa de baud de 25g e fotodetector de avalanche.

Demanda de midhaul 5G por transceptores coerentes 100G de baixo custo

A camada de distribuição e a camada de núcleo do backhaul 5G têm demandas por módulos ópticos coerentes de 100G, 200G e 400G. Os transceptores coerentes normalmente permitem distância de transmissão de até 200km e o comprimento de onda está na banda C. O módulo óptico coerente 100G de baixo custo é considerado uma tecnologia unitária. Com base nessa tecnologia unitária, é possível alcançar maior largura de banda de transmissão usando tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda.

Conclusão

Em comparação com os transceptores para a rede 4G, o transceptor óptico 5G ocupará uma posição mais importante em todo o mercado de módulos ópticos. Estar ciente de quais transceptores 5G são adequados para a rede 5G é essencial. A QSFPTEK é uma fabricante profissional de transceptores ópticos, podemos fornecer transceptores 5G personalizados, como 25G CWDM, 25G LWDM, e transceptores 25G DWDM para suas implantações de rede 5G. entre em contato para consulta via [email protected].