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2019g wurde 5 eingeführt und gewann in asien, nordamerika und europa schnell an dynamik. das globale system für mobilkommunikation (gsma) prognostiziert ein kontinuierliches wachstum der 5g-verbindungen in den nächsten fünf jahren. globale betreiber werden zwischen 1.1 und 2020 rund 2025 billionen us-dollar in die mobilkommunikation investieren, wovon rund 80% auf 5g capex entfallen.
die drahtlose 5g-kommunikation erfordert mehr frequenzressourcen als 4g für verbessertes mobiles breitband (embb), äußerst zuverlässige kommunikation mit geringer latenz (urllc) und massive kommunikation vom maschinentyp (mmtc). derzeit verwendet 5g die sub 6ghz fr1-spektrum, das eine maximale bandbreite von 100 mbit / s unterstützt, fünfmal so viel wie 4g lte. wenn 64 kanäle vorhanden sind und die bandbreite 100 mhz beträgt, wird die gemeinsame öffentliche funkschnittstelle (cpri) protokoll erfordert mindestens 100gb/s für fronthaul kanäle. im jahr 2017 war die branche jedoch noch nicht bereit für 100gb/s optische transceiver-module. daher ist das verbessert cpri (ecpri) protokoll wurde entwickelt.
das ecpri protokoll definiert mehrere split-modi. eine schnittstelle einer höheren protokollschicht erfordert eine geringere übertragungsbandbreite. in mainstream-split-szenarien werden einige signalverarbeitungsfunktionen der physikalischen schicht vom basisband auf die antennenseite übertragen, was nur 25 erfordertgb/s von der fronthaul-schnittstelle. in den letzten jahren haben sich die anforderungen an gängige optische fronthaul-transceiver-module von 10 auf xnumx entwickeltgb/s in der 4g-ära bis 25gb/s in der 5g-ära.
in anbetracht der tatsache, dass die nieder- und mittelfrequenzbänder im funkspektrum bereits überfüllt sind, weist 3gpp 5g ein höherfrequentes band zu. dies führt jedoch zu einem höheren signalverlust. um eine gute kommunikationsqualität zu gewährleisten, erfordert der aufbau von 5g-basisstationen eine höhere dichte als 4g sowie höhere anforderungen an optische transceivermodule. lightcounting prognostiziert, dass von allen in den nächsten fünf jahren verkauften optischen transceiver-modulen über 50% 25g-optiken für 5g-fronthaul sein werden.
optische 25g-transceiver-module werden hauptsächlich von drahtlosen fronthaul verwendet. daher kann die wiederverwendung der vorhandenen ressourcen in der 25g-ethernet-branche den telekommunikationsbetreibern helfen, die kosten erheblich zu senken und die effizienz der optischen geräte zu verbessern solutions.
die typische architektur für drahtloses fronthaul ist entweder verteiltes ran (dran) oder zentrales ran (cran). im cran-modus befinden sich bbus in einer zentrale. dies reduziert den platz- und stromverbrauch von zusatzgeräten, insbesondere klimaanlagen, erheblich und senkt dadurch die investitions- und betriebskosten. darüber hinaus bilden zentralisierte bbus einen bbu-basisbandpool, der zentral verwaltet und für unterschiedliche netzwerkanforderungen geplant werden kann.
aufgrund zusätzlicher basisstationen sind die kosten für den aufbau eines 5g-netzes viel höher als für 4g, und die standortakquisition ist eine herausforderung. daher wird cran für die bereitstellung in großem maßstab bevorzugt.
dran fronthaul ist ein einfaches szenario, bei dem aaus und dus in einer entfernung von 300 m oder weniger auf bzw. unter dem turm eingesetzt werden. in einem cran-szenario beträgt der maximale abstand zwischen zwei einheiten 10 km. aufgrund der kosteneffizienz und der einfachen wartung wird sowohl für dran als auch für cran eine direkte glasfaserverbindung verwendet. in diesem fall sind optische 25g-grau-transceiver-module erforderlich.
direkte glasfaserverbindungen in cran-szenarien erfordern viele optische fasern und kabel. wenn die faserressourcen nicht ausreichen, werden 10 km lange graue bidirektionale (bidi) transceiver-module verwendet, da sie die hälfte der anzahl der fasern erfordern und daher die kosten senken. bei bedarf können die erforderlichen glasfaserressourcen durch die verwendung von passiv weiter reduziert werden wdm und (halb) aktiv wdm geräte. in diesem fall sind optische 25g-farb-transceiver-module erforderlich.
für eine einzelne 5g-makro-basisstation benötigt ein 100-mhz-spektrum drei 25gb/s ecpris. in china verfügt china mobile über ein 160g-spektrum von 5 mhz, während sich china telecom und china unicom insgesamt 200 mhz 5g teilen. wenn die schnittstellenrate bei 25 bleibtgb/serhöht sich die anzahl der schnittstellen von 3 auf 6.
um die anforderungen an die schnittstellenübertragung zu erfüllen, benötigt jede makro-basisstation sechs paare von optischen 25g-transceiver-modulen. in diesem fall können sie einen einzelnen satz farbiger optischer transceiver-module mit 12 wellenlängen (eine faser pro standort) oder zwei sätze farbiger optischer transceiver-module mit 6 wellenlängen (zwei fasern pro standort) verwenden.
zusammenfassend lässt sich sagen, dass sowohl dran- als auch cran-szenarien die nachfrage nach optischen 5g-fronthaul-transceiver-modulen in die höhe schnellen lassen werden.
5g wurde 2019 veröffentlicht und schnell für den kommerziellen gebrauch übernommen. bis ende november 2020 waren weltweit bereits millionen von 5g-basisstationen im einsatz. um mit dem schnellen und weit verbreiteten bau von basisstationen fertig zu werden, entscheiden sich die betreiber für farbige optische transceiver-module, sparen kosten und kommerzialisieren schnell. darüber hinaus basierend auf vorhandenen wdm standards, verschiedene organisationen grob vorgeschlagen wdm (cwdm), mikrooptisch wdm (mwdm), lan wdm (lwdm) und dicht wdm (dwdm) standards.
25g sfp28 graue optische transceiver-module nutzen die vorhandenen ressourcen aus den 10gb/s sfp technologien:
die kommerziellen chips, die diese wellenlängen aufweisen, sind leicht verfügbar. einige chiplieferanten können auch industriechips anbieten, die für drahtlose fronthaul-anwendungen geeignet sind.
basierend auf dem prinzip der wiederverwendung wdm standards diskutiert die industrie eine vielzahl von solutions für 25g farbige optische transceiver-module. das cwdm standard ist in itu-t g.694.2 definiert. es gibt 18 wellenlängen mit einem abstand von 20 nm. cwdm transceiver-module werden direkt auf dus und aaus sowie extern installiert cwdm es werden multiplexer / demultiplexer verwendet. in dem drahtlosen fronthaul-szenario mit drei kanälen sind vorzugsweise sechs wellenlängen erforderlich cwdm6 von 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm, 1351 nm und 1371 nm. da die ersten vier wellenlängen die gleichen sind wie die von cwdm4 dml in rechenzentren müssen sich chiplieferanten nur für industrielle temperaturen und die letzten beiden wellenlängen entwickeln. bei sechs kanälen sind 12 wellenlängen erforderlich. zwei cwdm6 und zwei fasern können zur übertragung ausgewählt werden, oder cwdm12 und eine faser können verwendet werden, indem die letzten sechs wellenlängen von 1471 nm, 1491 nm, 1511 nm, 1531 nm, 1551 nm und 1571 nm addiert werden.
mwdm ist ein ccsa-standard (china communications standards association), der ende 2019 vorgeschlagen wurde mwdm, jedes von den cwdm6 standardwellenlängen werden durch den thermoelektrischen kühler (tec) erweitert, um 12 wellenlängen mit ungleichem abstand von 7 nm zu erhalten. das mwdm12 wellenlängen umfassen 1267.5 nm, 1274.5 nm, 1287.5 nm, 1294.5 nm, 1307.5 nm, 1314.5 nm, 1327.5 nm, 1334.5 nm, 1347.5 nm, 1354.5 nm, 1367.5 nm und 1374.5 nm.
im vergleich zu cwdm6, die mwdmdie lösung muss den tec zur optischen komponente und den tec-treiber zur schaltung des transceiver-moduls hinzufügen.
der kanalabstand der lwdm technologie ist 800ghz (ungefähr 4.4 nm). mit nur einer geringen dispersionsstrafe können mehr wellenlängen im o-band erhalten werden. ieee 802.3 definiert die 400gbase-lr8-schnittstelle basierend auf lwdm8 von 1273.54 nm, 1277.89 nm, 1282.26 nm, 1286.66 nm, 1295.56 nm, 1300.05 nm, 1304.58 nm und 1309.14 nm. die letzten vier wellenlängen werden für verwendet 100gbase-lr4. daher kann die industrie die letzten vier wellenlängen leicht unterstützen. bei einer erweiterung auf 12 wellenlängen addiert der ccsa vier wellenlängen (1269.23 nm, 1291.10 nm, 1313.73 nm und 1318.35 nm) lwdm8 wellenlängen zu bilden lwdm12. der einzige unterschied zwischen lwdm12 und mwdm12 ist der optische chip.
der dwdm die technologie basiert auf itu-t g.698.4 und wird häufig in backbone- und metro-netzwerken eingesetzt. die wellenlänge reicht von 1529 nm bis 1567 nm mit einem abstand von ungefähr 0.78 nm. die anzahl der wellenlängen kann 6, 12, 20, 40, 48 oder 96 sein. dwdm transceiver-module sind teuer und werden normalerweise in gebieten mit unzureichenden glasfaserressourcen eingesetzt.
aufgrund des engen wellenlängenabstands mwdm erfordert tec-controller und wahrscheinlich kundenspezifische wellenlängen-chips. die industriekette der direkt modulierten laser (dml) optische chips an der unteren schicht von lwdm unreif ist, ist der elektroabsorptionsmodulierte laser (eml) die kosten sind hoch und tec-steuerungen sind erforderlich für lwdm. dwdm chips sind teuer und dwdm erfordert tec-controller. nur cwdm6 benötigt keine tec-controller und hat reichlich dml ressourcen. deshalb, cwdm6 gilt als die kostengünstigste lösung für spediteure.
die übertragungsentfernung eines standardmäßigen optischen fronthaul-transceivermoduls ist auf 10 km begrenzt. mit einer breiteren akzeptanz der cran-bereitstellung kann eine längere übertragungsentfernung in den aggregations-fronthaul-netzwerken erforderlich sein. laut lightcounting benötigen in den nächsten 5 jahren 3% aller grauen optischen transceiver-module eine übertragungsentfernung von mehr als 10 km. branchenanbieter konzentrieren sich jedoch weiterhin auf 10 km lange optische transceiver-module.
während sich 5g entwickelt, muss die fronthaul-kommunikationskapazität schrittweise erhöht werden. bei einer drahtlosen basisstation sind die panel-ports der basisbandkarte jedoch fest. anbieter von drahtlosen geräten müssen wege finden, um die empfangs- und sendekapazitäten der ports zu verbessern.
der doppelte kleine formfaktor steckbar (d.sfp) optisches transceiver-modul ist eine gute lösung. das dsfp der 2018 veröffentlichte standard unterstützt eine maximale rate von 100gb/s und wird hauptsächlich für ethernet-protokolle verwendet. es ist auch für drahtlose e geeignetcpri fronthaul-szenarien. das dsfp transceiver-modul ist kompatibel mit dem sfp struktur des transceiver-moduls. mit der integrierten kapselung im d.sfp transceiver-modul können zwei signalkanäle gesendet werden, wodurch sich die sende- und empfangskapazität verdoppelt. derzeit 25g sfp28 transceiver-module sind der standard. mit der steigenden nachfrage nach fronthaul-bandbreite und der entwicklung von basisband-chips auf der bbu-seite steigt jedoch mehr d.sfp möglicherweise sind transceiver-module erforderlich.
cran spielt eine größere rolle bei der bereitstellung der 5g-infrastruktur. die drei hauptanbieter in china erwarten, dass crans bis 80 5% der 2020g-infrastruktur ausmachen, sodass mehr nachfrage nach farbigen optischen transceiver-modulen besteht. zunaechst, cwdm6 transceiver-module sind weit verbreitet, da sie billig und leicht verfügbar sind. während des aufbaus und der wartung der basisstation erfordert die wellenlängenkonfiguration jedoch viel zeit und mühe. daher ist das abstimmbar dwdm es wird eine farbige optische technologie vorgeschlagen.
das abstimmbare dwdm system hat den wellenlängenbereich und abstand als fest dwdm system. der einzige unterschied ist, dass eine wellenlänge abstimmbar ist dwdm das transceiver-modul unterstützt die automatische konfiguration von 12 oder 48 wellenlängen. derzeit ein abstimmbarer dwdm der standard wird in ccsa initiiert und der itu-t g.698.x-standard wird überarbeitet. früher war die dwdm das verkehrsnetz wurde mit einstellbarer technologie ausgestattet, die jedoch viel teurer war als die cwdm6. daher hat die industrie daran gearbeitet, die kosten dieser lösung zu senken.
gigalight bietet beide 25g sfp28 graue optische transceiver-module und 25g sfp28 farbige optische transceiver-module, die alle industrietauglich sind. alle optischen 25g-transceiver-module entsprechen den anforderungen sfp28 protokolle sff-8419 und sff8472. elektrische anschlüsse entsprechen cei-28g-vsr. die transceiver-module entsprechen dem 5g-fronthaul cpri/ecpri spezifikationen und ieee 802.3-ethernet-standards zur unterstützung beider 24.33gb/s und 25.78gb/s datenraten. kunden können je nach leistungsbedarf und budget verschiedene optionen auswählen. die komplette serie von 5g fronthaul 25g sfp28 optische transceiver-module decken verschiedene dran- und cran-anwendungsszenarien ab.
der 25g sfp28 zu den grauen optischen transceiver-modulen gehören ein dual-fiber-portfolio und ein single-fiber-portfolio, die die anforderungen der kunden an eine direkte glasfaserverbindung in einer vielzahl von szenarien erfüllen können.
der 25g sfp28 farbige optische transceiver-module umfassen cwdm portfolio, lwdm portfolio und dwdm portfolio. diese können die kundenanforderungen für erfüllen wdm verbindungen in einer vielzahl von szenarien.
um leistungsstarke und kostengünstige optische transceiver-module für 5g-fronthaul-netzwerke bereitzustellen, gigalight verwendet die folgenden schlüsseltechnologien:
der drv combo-chip und tia sorgen für kosteneinsparungen, ohne die leistung zu beeinträchtigen. der drv combo überwindet technische schwierigkeiten wie das überwinden von übersprechen und wärmeableitung. es integriert auch funktionale transceiver-module wie den empfang cdr, senden cdr, dml drv, la und apc in einem einzigen chip.
die single-chip-integration reduziert den stromverbrauch und den leiterplattenlayoutbereich und verbessert die zuverlässigkeit. im vergleich zum gesi-prozess anderer anbieter gigalight übernimmt den cmos-prozess zur implementierung des hochstromantriebs des dfb und massenproduktion erreichen. darüber hinaus ist der cmos-prozess billiger und schneller.
das sendeende verwendet die dfbspeziell für 25g sfp28 lr lite 300m und 25g sfp28 lr 10 km, 25 g bidi sfp28 300m/10km/20km/40km, and 25g cwdm sfp28 10 km / 15 km transceiver-module.
dfb laser zeichnen sich durch eine gute leistung aus und erfordern keine kühlung, wodurch die kosten gesenkt werden.
eine pin-pd ist eine fotodiode mit einer pin-halbleiterstruktur, die durch hinzufügen eines intrinsischen (i) bereichs zwischen den n- und p-dotierten bereichen gebildet wird. die empfindlichkeit einer pin-pd ist entscheidend für die leistung eines optischen transceiver-moduls. die hochleistungs-pin-pd zeichnet sich durch geringes rauschen und hohe empfindlichkeit aus. darüber hinaus unterstützt es 10 km übertragung.
das ecpri standard verdeutlicht die 5g-fronthaul-schnittstellen. 25g-fronthaul-schnittstellen entsprechen den ethernet-protokollen und bieten zahlreiche betriebs- und wartungsmethoden. darüber hinaus können die vorhandenen ressourcen der optischen 25g-ethernet-transceiver-module wiederverwendet werden. 25g-fronthaul-schnittstellen sind zum industriestandard geworden. mit zunehmendem investitionsaufwand für den bau von 5g-basisstationen suchen die betreiber nach kostengünstigeren optischen 25g-fronthaul-transceiver-modulen. gleichzeitig treiben die begrenzten glasfaserressourcen die nachfrage nach farbigen optischen transceiver-modulen voran. mit jahrzehntelangen investitionen und innovationen im bereich der optischen kommunikation gigalight hat eine komplettlösung von 25g auf den markt gebracht sfp28 graue und farbige optische transceiver-module zum bau diversifizierter zugangsleitungen für die drahtlose 5g-kommunikation.
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