Какие трансиверы 5G используются в сетях 5G

Сеть 5G активно развивается, что стимулирует огромный спрос на соответствующие оптические приемопередатчики 5G. Известно, что архитектура сети 5G включает три части: фронтальный, промежуточный и магистральный сегменты 5G. Какие типы приемопередатчиков 5G используются в каждом сегменте? Какой оптический приемопередатчик будет экономически эффективным для вашего будущего развертывания сети 5G? Ответы вы найдете в следующей публикации.

Архитектура сети 5G: подробное объяснение

Предыдущая базовая станция 4G обычно состоит из BBU (Модуль базовой полосы здания), RRU (удаленный радиоблок), фидер и антенна. В отличие от сети 4G, в архитектуре сети 5G RRU и антенна объединены в AAU. Кроме того, BBU преобразуется в CU (централизованный блок) и DU (Распределенный блок). Проще говоря, сетевая архитектура 5G была преобразована из архитектуры BBU-RRU сетей 4G в CU-DU-AAU. 

CU и DU различаются задачами обработки в реальном времени. CU отвечает за функции, не связанные с реальным временем, некоторые функции базовой сети и функцию MEC, тогда как DU отвечает за физический уровень и функции L2 в реальном времени. Поскольку CU и DU развёртываются отдельно в сетях 5G, в сети 5G произошёл переход от прежней архитектуры fronthaul-backhaul к архитектуре fronthaul-midhaul-backhaul. На следующем рисунке показана эволюция архитектуры сети от 4G к 5G.

Рис. 1 — Архитектура сети 4G и 5G

Трансиверы 5G пользуются высоким спросом

Оптические трансиверы 5G являются базовыми компонентами сетей 5G и в некоторых проектах 5G составляют более 50% ~ 70% общей стоимости. Особенно в сегменте fronthaul 5G потребность в трансиверах для сетей 5G может достигать десятков миллионов единиц. В связи с различиями в требованиях к скорости, дальности передачи, рабочей среде, ресурсах оптического волокна и т. д.

Таким образом, сети fronthaul, midhaul и backhaul 5G предъявляют особые требования к оптическим модулям. Оптический модуль 5G должен обеспечивать более высокую скорость, большую дальность передачи, более широкий температурный диапазон и меньшую стоимость. Далее в этой статье подробно рассматривается, какие трансиверы 5G используются соответственно в сетях fronthaul, midhaul и backhaul 5G.

Трансиверы 5G, используемые во фронтальной сети 5G

Типичные сценарии применения оптических трансиверов включают прямое подключение по оптоволокну, пассивный WDM, полуактивный WDM и активный WDM. Четыре типичных сценария применения во фронтальной части сети 5G показаны на рис. 2.

Прямое подключение 5G по оптоволокну является основным краткосрочным решением для развертывания 5G, поскольку оно отличается низкой задержкой и простотой развертывания. Обычно оно использует Серые оптические трансиверы 25G и трансиверы 25G BiDi (двунаправленные). Хотя трансивер 25G BiDi помогает сократить расход оптоволокна, с постепенным увеличением числа базовых станций 5G дефицит оптоволоконных ресурсов будет становиться всё острее. Поэтому разрабатываются различные решения WDM.

Сценарий применения пассивного WDM обычно включает пассивный WDM типа «точка-точка» и WDM-PON. Поскольку одна пара или одно оптическое волокно используется для подключения нескольких AAU и DU, это решение в значительной степени экономит ресурсы оптического волокна. В решении с пассивным WDM обычно используются цветные оптические трансиверы 10G или 25G.

В активном сценарии применения WDM обычно используются серые оптические трансиверы короткого радиуса действия 10G или 25G между устройствами AAU/DU и WDM/OTN/SPN. В устройствах WDM/OTN/SPN обычно используются цветные трансиверы с двухволоконной двунаправленной и одно-волоконной двунаправленной передачей 10/25/50/100G.

Полуактивное применение WDM объединяет описанные выше решения с пассивным и активным WDM. На стороне DU используются активные устройства WDM/OTN/SPN, а на стороне AAU применяются пассивные устройства спектрального уплотнения.

Рис. 2 — 4 типичных сценария применения 5G-фронтхола

Следует отметить, что, поскольку AAU находится на открытом воздухе, трансиверы 5G fronthaul должны соответствовать специальным требованиям к окружающей среде, таким как промышленный температурный диапазон (-40℃~+85℃) и пылезащищённость.

Почему BiDi 25G имеет решающее значение для фронтхола 5G?

В эпоху 4G во фронтхольной сети в основном используются дуплексные одномодовые оптические трансиверы 10G. На раннем этапе развития фронтхольной сети 5G по-прежнему преимущественно применяется прямое подключение по оптоволокну, однако требования к скорости и оптическому порту оптического модуля становятся выше. С учетом необходимости экономии ресурсов оптоволокна и обеспечения низкой задержки трансивер BiDi превосходит дуплексный трансивер.

С другой стороны, скорость загрузки в 5G как минимум в 10 раз выше, чем в 4G. Кроме того, с запуском протокола расширенного общего открытого радиоинтерфейса (eCPRI) необходимой стала также скорость 25Gbit/s. Исходя из двух приведённых выше соображений, нет сомнений, что оптический модуль 25G BiDi может лучше соответствовать требованиям 5G-фронтхола. Дальность передачи 10km охватывает большинство сценариев применения. Что касается выбора длины волны, сочетание длин волн 1270/1330 nm является более экономичным.

Трансиверы 5G, используемые в сетях 5G Midhaul и Backhaul

Средний и магистральный сегменты сетей 5G охватывают уровень доступа, уровень распределения и уровень ядра MAN (Metropolitan Area Network). Требуемые оптические трансиверы аналогичны трансиверам, используемым в существующих транспортных сетях и центрах обработки данных. Пропускную способность можно повысить за счет увеличения скорости передачи данных трансиверных модулей или использования технологии WDM. На уровне доступа в основном применяются серые или цветные оптические трансиверы 25G/50G. На уровне распределения в основном используются цветные оптические трансиверы 25G и серые оптические трансиверы 100G.  На уровне ядра и выше преимущественно применяются цветные оптические трансиверы 100G/200G/400G DWDM.

Спрос на трансиверы 50G PAM4 для сетей 5G Midhaul

На уровнях доступа и распределения сети 5G будет востребовано большое количество интерфейсов 25G/50G. Для снижения затрат на развертывание 5G оптические трансиверы 50G PAM4 на базе оптических устройств 25G и формата модуляции PAM4 станут основным решением для транспортного участка сети 5G. Оптические трансиверы 50G PAM4 имеют две основные спецификации: 10km и 40km. Модель 10km можно реализовать путем прямой модуляции лазера со скоростью 25G бод, обеспечив низкую стоимость. Для модели 40km требуется лазер с электропоглощением и модуляцией со скоростью 25g бод, а также лавинный фотодетектор.

Спрос на недорогие когерентные трансиверы 100G для средних участков сетей 5G

Уровень распределения и уровень ядра сети обратной передачи 5G нуждаются в когерентных оптических модулях 100G, 200G и 400G. Когерентные трансиверы обычно обеспечивают дальность передачи до 200 км, а длина волны находится в C-диапазоне. Недорогой когерентный оптический модуль 100G рассматривается как базовая технология. На основе этой базовой технологии можно достичь более высокой пропускной способности передачи с помощью технологии мультиплексирования с разделением по длине волны.

Заключение

По сравнению с трансиверами для сети 4G оптический трансивер 5G будет занимать более важное место на всем рынке оптических модулей. Крайне важно знать, какие трансиверы 5G подходят для сети 5G. QSFPTEK является профессиональным производителем оптических трансиверов и может предоставить индивидуальные трансиверы 5G, такие как 25G CWDM, 25G LWDM, и трансиверы 25G DWDM для развертывания вашей сети 5G. Для консультации обращайтесь по адресу [email protected].