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lanciato nel 2019, il 5g ha rapidamente guadagnato slancio in asia, nord america ed europa. global system for mobile communications (gsma) prevede una crescita continua delle connessioni 5g nei prossimi cinque anni. gli operatori globali investiranno circa 1.1 trilioni di dollari in comunicazioni mobili tra il 2020 e il 2025, di cui circa l'80% sarà 5g capex.
la comunicazione wireless 5g richiede più risorse di spettro rispetto al 4g, per la banda larga mobile avanzata (embb), la comunicazione ultra affidabile ea bassa latenza (urllc) e la comunicazione massiva di tipo macchina (mmtc). attualmente, il 5g utilizza il sub 6ghz spettro fr1 che supporta una larghezza di banda massima di 100 mb / s, cinque volte quella di 4g lte. quando sono presenti 64 canali e la larghezza di banda è di 100 mhz, l'interfaccia radio pubblica comune (cpri) richiede almeno 100gb/s per canali fronthaul. tuttavia, nel 2017, l'industria non era pronta per 100gb/s moduli ricetrasmettitori ottici. pertanto, il file cpri (ecpri) è stato sviluppato il protocollo.
l'ecpri protocollo definisce più modalità di divisione. un'interfaccia di un livello di protocollo più elevato richiede una larghezza di banda di trasmissione inferiore. negli scenari di split mainstream, alcune funzioni di elaborazione del segnale a livello fisico vengono trasferite dalla banda base al lato dell'antenna, richiedendone solo 25gb/s dall'interfaccia fronthaul. negli ultimi anni, i requisiti per i moduli ricetrasmettitori ottici fronthaul tradizionali si sono evoluti da 10gb/s nell'era 4g a 25gb/s nell'era 5g.
considerando che le bande di bassa e media frequenza nello spettro wireless sono già affollate, 3gpp alloca una banda di frequenza più alta per 5g. tuttavia, ciò si traduce in una maggiore perdita di segnale. pertanto, per garantire una buona qualità di comunicazione, la costruzione di stazioni base 5g richiede una densità maggiore rispetto al 4g, nonché requisiti di modulo ricetrasmettitore ottico più elevati. lightcounting prevede che di tutti i moduli ricetrasmettitori ottici venduti nei prossimi cinque anni, oltre il 50% saranno ottiche 25g per fronthaul 5g.
i moduli ricetrasmettitori ottici 25g sono utilizzati principalmente dal fronthaul wireless. pertanto, il riutilizzo delle risorse esistenti nel settore 25g ethernet può aiutare gli operatori di telecomunicazioni a ridurre significativamente i costi e migliorare l'efficienza dell'ottica solutions.
l'architettura tipica per il fronthaul wireless è la ran distribuita (dran) o la ran centralizzata (cran). in modalità cran, le bbu si trovano in un ufficio centrale. ciò riduce notevolmente lo spazio e il consumo di energia delle apparecchiature ausiliarie, in particolare dei condizionatori d'aria, riducendo in tal modo capex e opex. inoltre, le bbu centralizzate formano un pool di banda base bbu, che può essere gestito centralmente e programmato per diversi requisiti di rete.
a causa dell'aggiunta di stazioni base, il costo della costruzione della rete 5g è molto più alto del 4g e l'acquisizione del sito è impegnativa. pertanto, cran è preferito per la distribuzione su larga scala.
il fronthaul dran è uno scenario semplice, in cui aau e du vengono schierati rispettivamente sopra e sotto la torre, a una distanza di 300 m o meno. in uno scenario cran, la distanza massima tra due unità è di 10 km. considerando l'economicità e la facilità di manutenzione, la connessione diretta in fibra viene utilizzata sia per dran che per cran. in questo caso, sono necessari moduli ricetrasmettitori ottici grigi 25g.
le connessioni dirette in fibra negli scenari cran richiedono molte fibre ottiche e cavi. dove le risorse in fibra sono insufficienti, vengono utilizzati moduli ricetrasmettitori bidirezionali grigi (bidi) da 10 km, poiché richiedono la metà del numero di fibre e quindi riducono i costi. se necessario, le risorse di fibra richieste possono essere ulteriormente ridotte utilizzando passivo wdm e (semi) attivo wdm dispositivi. in questo caso, sono necessari moduli ricetrasmettitori ottici colorati 25g.
per una singola stazione base macro 5g, uno spettro di 100 mhz richiede tre 25gb/s ecpris. in cina, china mobile ha 160 mhz di spettro 5g, mentre china telecom e china unicom condividono un totale di 200 mhz di 5g. se la velocità dell'interfaccia rimane a 25gb/s, il numero di interfacce aumenta da 3 a 6.
per soddisfare i requisiti di trasmissione dell'interfaccia, ogni stazione base macro richiede sei coppie di moduli ricetrasmettitori ottici 25g. in questo caso, è possibile utilizzare un singolo set di moduli ricetrasmettitori ottici colorati a 12 lunghezze d'onda (una fibra per sito) o due set di moduli ricetrasmettitori ottici colorati a 6 lunghezze d'onda (due fibre per sito).
per riassumere, entrambi gli scenari dran e cran aumenteranno alle stelle la domanda di moduli ricetrasmettitori ottici fronthaul 5g.
il 5g è stato rilasciato nel 2019 e rapidamente adottato per uso commerciale. alla fine di novembre 2020, milioni di stazioni base 5g erano già state distribuite in tutto il mondo. per far fronte alla rapida e diffusa costruzione di stazioni base, gli operatori optano per moduli ricetrasmettitori ottici colorati, risparmiando sui costi e commercializzando rapidamente. inoltre, sulla base dell'esistente wdm standard, diverse organizzazioni proposte grossolane wdm (cwdm), microottica wdm (mwdm), lan wdm (lwdm) e denso wdm (dwdm).
25g sfp28 i moduli ricetrasmettitori ottici grigi utilizzano le risorse esistenti dal 10gb/s sfp tecnologie:
i chip commerciali che presentano queste lunghezze d'onda sono facilmente disponibili. alcuni fornitori di chip possono anche fornire chip industriali adatti per applicazioni fronthaul wireless.
basato sul principio del riutilizzo wdm standard, l'industria sta discutendo una varietà di solutions per moduli ricetrasmettitori ottici colorati 25g. il cwdm standard è definito in itu-t g.694.2. sono disponibili 18 lunghezze d'onda con spaziatura di 20 nm. cwdm i moduli ricetrasmettitori sono installati direttamente su du e aau ed esterni cwdm vengono utilizzati multiplexer / demultiplexer. nello scenario fronthaul wireless con tre canali, sono necessarie sei lunghezze d'onda, preferibilmente cwdm6 di 1271 nm, 1291 nm, 1311 nm, 1331 nm, 1351 nm e 1371 nm. poiché le prime quattro lunghezze d'onda sono le stesse di cwdm4 dml nei data center, i fornitori di chip devono sviluppare solo per le temperature industriali e le ultime due lunghezze d'onda. nel caso di sei canali, sono necessarie 12 lunghezze d'onda. due cwdm6 e due fibre possono essere selezionate per la trasmissione, o cwdm12 e una fibra può essere utilizzata aggiungendo le ultime sei lunghezze d'onda di 1471 nm, 1491 nm, 1511 nm, 1531 nm, 1551 nm e 1571 nm.
mwdm è uno standard della china communications standards association (ccsa) proposto alla fine del 2019. in mwdm, ognuno di cwdm6 lunghezze d'onda standard vengono espanse attraverso il raffreddatore termoelettrico (tec) per ottenere 12 lunghezze d'onda con spaziatura disuguale di 7 nm. il mwdm12 lunghezze d'onda includono 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 e 1374.5 nm.
paragonato a cwdm6, il mwdmla soluzione 12 deve aggiungere il tec al componente ottico e il driver tec al circuito del modulo ricetrasmettitore.
la spaziatura dei canali di lwdm la tecnologia è 800ghz (circa 4.4 nm). è possibile ottenere più lunghezze d'onda nella banda o con solo una piccola penalità di dispersione. ieee 802.3 definisce il 400gbase-lr8 interfaccia basata su lwdm8 di 1273.54 nm, 1277.89 nm, 1282.26 nm, 1286.66 nm, 1295.56 nm, 1300.05 nm, 1304.58 nm e 1309.14 nm. per le ultime quattro lunghezze d'onda 100gbase-lr4. pertanto, l'industria può supportare prontamente le ultime quattro lunghezze d'onda. se si espande a 12 lunghezze d'onda, il ccsa aggiunge quattro lunghezze d'onda (1269.23 nm, 1291.10 nm, 1313.73 nm e 1318.35 nm) al lwdm8 lunghezze d'onda da formare lwdm12. l'unica differenza tra lwdm12 e mwdm12 è il chip ottico.
il dwdm la tecnologia è basata su itu-t g.698.4 ed è ampiamente utilizzata nelle reti backbone e metropolitane. la lunghezza d'onda varia da 1529 nm a 1567 nm, con una spaziatura di circa 0.78 nm. il numero di lunghezze d'onda può essere 6, 12, 20, 40, 48 o 96. tuttavia, dwdm i moduli ricetrasmettitori sono costosi e generalmente utilizzati in aree con risorse in fibra insufficienti.
a causa della stretta spaziatura della lunghezza d'onda, mwdm richiede controller tec e più probabilmente chip di lunghezza d'onda personalizzati. la filiera del laser modulato diretto (dml) chip ottici nello strato inferiore di lwdm è immaturo, il laser modulato dall'elettroassorbimento (eml) il costo è elevato e per questo sono necessari i controller tec lwdm. dwdm i chip sono costosi e dwdm richiede controller tec. solo cwdm6 non richiede controller tec e ne ha abbondanti dml risorse. perciò, cwdm6 è riconosciuta come la soluzione più conveniente per i vettori.
la distanza di trasmissione di un modulo ricetrasmettitore ottico fronthaul wireless standard è limitata a 10 km. con una più ampia adozione della distribuzione cran, potrebbe essere necessaria una distanza di trasmissione più lunga sulle reti fronthaul di aggregazione. secondo lightcounting, nei prossimi 5 anni, il 3% di tutti i moduli ricetrasmettitori ottici grigi richiederà una distanza di trasmissione maggiore di 10 km. tuttavia, i fornitori del settore continuano a concentrarsi sui moduli ricetrasmettitori ottici da 10 km.
con lo sviluppo del 5g, la capacità di comunicazione del fronthaul dovrà aumentare gradualmente. tuttavia, per una stazione base wireless, le porte del pannello della scheda in banda base sono fisse. i fornitori di apparecchiature wireless devono trovare modi per migliorare le capacità di ricezione e trasmissione delle porte.
il doppio inseribile con fattore di forma ridotto (dsfp) il modulo ricetrasmettitore ottico è una buona soluzione. il dsfp lo standard rilasciato nel 2018 supporta una velocità massima di 100gb/s ed è utilizzato principalmente per i protocolli ethernet. è adatto anche per wireless ecpri scenari di fronthaul. il dsfp il modulo ricetrasmettitore è compatibile con il sfp struttura del modulo ricetrasmettitore. con l'incapsulamento integrato all'interno del dsfp modulo ricetrasmettitore, è possibile trasmettere due canali di segnale, raddoppiando la capacità di trasmissione e ricezione. attualmente, 25g sfp28 i moduli ricetrasmettitori sono lo standard. tuttavia, con la crescente domanda di larghezza di banda fronthaul e l'evoluzione dei chip in banda base sul lato bbu, più dsfp potrebbero essere necessari moduli ricetrasmettitori.
cran sta svolgendo un ruolo più importante nella distribuzione dell'infrastruttura 5g. i tre principali vettori in cina prevedono che i cran costituiranno l'80% dell'infrastruttura 5g entro il 2020, quindi ci sarà una maggiore domanda di moduli ricetrasmettitori ottici colorati. all'inizio, cwdm6 moduli ricetrasmettitori sono ampiamente utilizzati, poiché sono economici e prontamente disponibili. tuttavia, durante la costruzione e la manutenzione della stazione base, la configurazione della lunghezza d'onda richiede molto tempo e impegno. pertanto, il tunable dwdm viene proposta la tecnologia ottica colorata.
il sintonizzabile dwdm il sistema ha la gamma di lunghezze d'onda e la spaziatura fisse dwdm sistema. l'unica differenza è che è sintonizzabile in lunghezza d'onda dwdm il modulo ricetrasmettitore supporta la configurazione automatica di 12 o 48 lunghezze d'onda. attualmente, un sintonizzabile dwdm lo standard viene avviato in ccsa e lo standard itu-t g.698.x è in fase di revisione. in precedenza, il dwdm la tecnologia sintonizzabile è stata applicata alla rete di trasporto, ma era molto più costosa della cwdm6. pertanto, l'industria ha lavorato per ridurre il costo di questa soluzione.
gigalight offre sia 25g sfp28 moduli ricetrasmettitori ottici grigi e 25g sfp28 moduli ricetrasmettitori ottici colorati, tutti di qualità industriale. tutti i moduli ricetrasmettitori ottici 25g sono conformi alla sfp28 protocolli sff-8419 e sff8472. le porte elettriche sono conformi alla cei-28g-vsr. i moduli ricetrasmettitori sono conformi al fronthaul 5g cpri/ecpri specifiche e ieee standard ethernet 802.3, per supportare entrambi 24.33gb/s e 25.78gb/s velocità di trasmissione dati. i clienti possono scegliere diverse opzioni in base alle loro esigenze di prestazioni e al budget. la serie completa di 5g fronthaul 25g sfp28 i moduli ricetrasmettitori ottici coprono vari scenari applicativi dran e cran.
25g sfp28 i moduli ricetrasmettitori ottici grigi includono un portafoglio a doppia fibra e un portafoglio a fibra singola, in grado di soddisfare le esigenze dei clienti per la connessione diretta in fibra in un'ampia gamma di scenari.
25g sfp28 i moduli ricetrasmettitori ottici colorati includono cwdm portafoglio, lwdm portafoglio e dwdm portafoglio. questi possono soddisfare le esigenze dei clienti per wdm connessioni in un'ampia gamma di scenari.
per fornire moduli ricetrasmettitori ottici ad alte prestazioni e a basso costo per il networking fronthaul 5g, gigalight utilizza le seguenti tecnologie chiave:
il chip drv combo e tia assicurano risparmi sui costi senza compromettere le prestazioni. il drv combo supera le difficoltà tecniche come il crosstalk di ricetrasmissione e la dissipazione del calore in base alla progettazione. integra anche moduli ricetrasmettitori funzionali come il ricevitore cdr, in trasmissione cdr, dml drv, la e apc in un unico chip.
l'integrazione a chip singolo riduce il consumo energetico e l'area di layout del pcb e migliora l'affidabilità. rispetto al processo gesi utilizzato da altri fornitori, gigalight adotta il processo cmos per implementare l'azionamento ad alta corrente di dfb e raggiungere la produzione di massa. inoltre, il processo cmos è più economico e veloce.
l'estremità di trasmissione utilizza l'estensione dfb, specifico per 25g sfp28 lr lite 300 me 25g sfp28 lr 10 km, 25g bidi sfp28 300m/10km/20km/40km, and 25g cwdm sfp28 moduli ricetrasmettitori da 10 km / 15 km.
dfb i laser vantano buone prestazioni e non richiedono raffreddamento, riducendo i costi.
un pin-pd è un fotodiodo con una struttura semiconduttrice pin, che si forma aggiungendo una regione intrinseca (i) tra le regioni drogate n e p. la sensibilità di un pin pd è fondamentale per le prestazioni di un modulo ricetrasmettitore ottico. il pin pd ad alte prestazioni è caratterizzato da bassa rumorosità e alta sensibilità. inoltre, supporta la trasmissione di 10 km.
l'ecpri lo standard chiarisce le interfacce fronthaul 5g. le interfacce fronthaul 25g sono conformi ai protocolli ethernet e forniscono numerosi metodi o&m. inoltre, le risorse esistenti dei moduli ricetrasmettitori ottici ethernet 25g possono essere riutilizzate. le interfacce fronthaul 25g sono diventate standard del settore. con l'aumento del capex per la costruzione di stazioni base 5g, gli operatori sono alla ricerca di moduli ricetrasmettitori ottici fronthaul 25g più convenienti. allo stesso tempo, le limitate risorse in fibra guidano la domanda di moduli ricetrasmettitori ottici colorati. con decenni di investimenti e innovazione nel campo della comunicazione ottica, gigalight ha lanciato una soluzione completa di 25g sfp28 moduli ricetrasmettitori ottici grigi e colorati per costruire tubi di accesso diversificati per comunicazioni wireless 5g.
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