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lançado em 2019, o 5g ganhou impulso rapidamente na ásia, américa do norte e europa. o sistema global para comunicações móveis (gsma) prevê um crescimento contínuo de conexões 5g nos próximos cinco anos. as operadoras globais investirão cerca de us $ 1.1 trilhão em comunicações móveis entre 2020 e 2025, dos quais aproximadamente 80% serão 5g capex.
a comunicação sem fio 5g exige mais recursos de espectro do que 4g, para banda larga móvel aprimorada (embb), comunicação ultraconfiável e de baixa latência (urllc) e comunicação massiva de tipo de máquina (mmtc). atualmente, 5g usa o sub 6ghz espectro fr1 que suporta uma largura de banda máxima de 100 mb / s, cinco vezes maior que 4g lte. quando há 64 canais e a largura de banda é 100 mhz, a interface de rádio pública comum (cpri) protocolo requer pelo menos 100gb/s para canais fronthaul. no entanto, em 2017, a indústria não estava pronta para 100gb/s módulos transceptores ópticos. portanto, o aprimorado cpri (ecpri) protocolo foi desenvolvido.
oecpri protocolo define vários modos de divisão. uma interface de uma camada de protocolo superior requer uma largura de banda de transmissão menor. em cenários de divisão principal, algumas funções de processamento de sinal da camada física são transferidas da banda de base para o lado da antena, exigindo apenas 25gb/s a partir da interface fronthaul. nos últimos anos, os requisitos para módulos transceptores ópticos frontais mainstream evoluíram de 10gb/s na era 4g para 25gb/s na era 5g.
considerando que as bandas de baixa e média frequência no espectro wireless já estão lotadas, o 3gpp aloca uma banda de alta frequência para 5g. no entanto, isso resulta em uma perda de sinal maior. portanto, para garantir uma boa qualidade de comunicação, a construção de estações base 5g requer densidade maior do que 4g, bem como requisitos de módulo transceptor óptico maiores. a lightcounting prevê que de todos os módulos transceptores ópticos vendidos nos próximos cinco anos, mais de 50% serão ópticos 25g para fronthaul 5g.
módulos transceptores ópticos 25g são usados principalmente por fronthaul sem fio. como tal, reutilizar os recursos existentes na indústria de ethernet 25g pode ajudar as operadoras de telecomunicações a reduzir significativamente os custos e aumentar a eficiência do sistema óptico solutions.
a arquitetura típica para fronthaul sem fio é ran distribuído (dran) ou ran centralizado (cran). no modo cran, as bbus estão localizadas em um escritório central. isso reduz significativamente o espaço e o consumo de energia de equipamentos auxiliares, especialmente condicionadores de ar, reduzindo assim o capex e o opex. além disso, as bbus centralizadas formam um pool de banda base bbu, que pode ser gerenciado centralmente e programado para diferentes requisitos de rede.
devido ao acréscimo de estações base, o custo de construção da rede 5g é muito maior do que 4g, e a aquisição do local é um desafio. portanto, cran é preferido para implantação em grande escala.
o dran fronthaul é um cenário simples, onde aaus e dus são implantados na torre e sob a torre, respectivamente, a uma distância de 300 m ou menos. em um cenário cran, a distância máxima entre duas unidades é de 10km. considerando o custo-benefício e a fácil manutenção, a conexão direta de fibra é usada para dran e cran. neste caso, são necessários módulos transceptores óticos cinza 25g.
as conexões de fibra direta em cenários cran requerem muitas fibras ópticas e cabos. onde os recursos de fibra são insuficientes, módulos de transceptor bidirecional cinza de 10 km (bidi) são usados, pois exigem metade do número de fibras e, portanto, reduzem os custos. se necessário, os recursos de fibra necessários podem ser ainda mais reduzidos usando passiva wdm e (semi) ativo wdm dispositivos. neste caso, são necessários módulos transceptores ópticos coloridos 25g.
para uma única estação base macro 5g, um espectro de 100 mhz requer três 25gb/s ecpris. na china, a china mobile tem 160 mhz de espectro 5g, enquanto a china telecom e a china unicom compartilham um total de 200 mhz de 5g. se a taxa de interface permanecer em 25gb/s, o número de interfaces aumenta de 3 para 6.
para atender aos requisitos de transmissão de interface, cada estação base macro requer seis pares de módulos transceptores ópticos 25g. nesse caso, você pode usar um único conjunto de módulos transceptores ópticos coloridos de 12 comprimentos de onda (uma fibra por local) ou dois conjuntos de módulos transceptores ópticos coloridos de 6 comprimentos de onda (duas fibras por local).
resumindo, os cenários dran e cran vão disparar a demanda por módulos transceptores ópticos fronthaul 5g.
5g foi lançado em 2019 e rapidamente adotado para uso comercial. no final de novembro de 2020, milhões de estações base 5g já estavam instaladas em todo o mundo. para lidar com a construção rápida e generalizada de estações base, os operadores optam por módulos transceptores ópticos coloridos, economizando custos e comercializando rapidamente. além disso, com base em wdm padrões, diferentes organizações propostas grosseiras wdm (cwdm), micro-óptica wdm (mwdm), lan wdm (lwdm), e denso wdm (dwdm) padrões.
25g sfp28 módulos transceptores ópticos cinza fazem uso dos recursos existentes de 10gb/s sfp tecnologias:
os chips comerciais que apresentam esses comprimentos de onda estão prontamente disponíveis. alguns fornecedores de chips também podem fornecer chips industriais adequados para aplicações fronthaul sem fio.
baseado no princípio de reutilização wdm padrões, a indústria está discutindo uma variedade de solutions para módulos transceptores ópticos coloridos 25g. o cwdm padrão é definido em itu-t g.694.2. existem 18 comprimentos de onda com espaçamento de 20 nm. cwdm módulos transceptores são instalados diretamente em uds e aaus, e externos cwdm multiplexadores / demultiplexadores são usados. no cenário de fronthaul sem fio com três canais, seis comprimentos de onda são necessários, de preferência cwdm6 de 1271nm, 1291nm, 1311nm, 1331nm, 1351nm e 1371nm. como os primeiros quatro comprimentos de onda são iguais aos de cwdm4 dml em data centers, os fornecedores de chips só precisam desenvolver para temperaturas industriais e os dois últimos comprimentos de onda. no caso de seis canais, são necessários 12 comprimentos de onda. dois cwdm6 e duas fibras podem ser selecionadas para transmissão, ou cwdm12 e uma fibra podem ser usados adicionando os últimos seis comprimentos de onda de 1471nm, 1491nm, 1511nm, 1531nm, 1551nm e 1571nm.
mwdm é um padrão da china communications standards association (ccsa) proposto no final de 2019. em mwdm, cada um dos cwdm6 comprimento de onda padrão é expandido através do resfriador termoelétrico (tec) para obter 12 comprimentos de onda com espaçamento desigual de 7 nm. o mwdm12 comprimentos de onda incluem 1267.5nm, 1274.5nm, 1287.5nm, 1294.5nm, 1307.5nm, 1314.5nm, 1327.5nm, 1334.5nm, 1347.5nm, 1354.5nm, 1367.5nm e 1374.5nm.
comparado com cwdm6, o mwdm12 solução precisa adicionar o tec ao componente óptico e o driver do tec ao circuito do módulo do transceptor.
o espaçamento do canal do lwdm a tecnologia é 800ghz (aproximadamente 4.4 nm). mais comprimentos de onda podem ser obtidos na banda o com apenas uma pequena penalidade de dispersão. ieee 802.3 define o 400gbaseinterface -lr8 baseada em lwdm8 de 1273.54nm, 1277.89nm, 1282.26nm, 1286.66nm, 1295.56nm, 1300.05nm, 1304.58nm e 1309.14nm. os últimos quatro comprimentos de onda são usados para 100gbase-lr4. portanto, a indústria pode suportar prontamente os últimos quatro comprimentos de onda. se expandir para 12 comprimentos de onda, o ccsa adiciona quatro comprimentos de onda (1269.23nm, 1291.10nm, 1313.73nm e 1318.35nm) ao lwdm8 comprimentos de onda para formar lwdm12. a única diferença entre lwdm12 e mwdm12 é o chip óptico.
em dwdm a tecnologia é baseada em itu-t g.698.4 e amplamente utilizada em redes backbone e metropolitano. o comprimento de onda varia de 1529 nm a 1567 nm, com espaçamento de aproximadamente 0.78 nm. o número de comprimentos de onda pode ser 6, 12, 20, 40, 48 ou 96. no entanto, dwdm os módulos do transceptor são caros e geralmente implantados em áreas com recursos de fibra insuficientes.
devido ao estreito espaçamento do comprimento de onda, mwdm requer controladores tec e, mais provavelmente, chips de comprimento de onda customizados. a cadeia da indústria de laser modulado direto (dml) chips ópticos na camada inferior de lwdm é imaturo, o laser modulado por eletro-absorção (eml) o custo é alto e os controladores tec são necessários para lwdm. dwdm chips são caros, e dwdm requer controladores tec. somente cwdm6 não requer controladores tec e possui abundantes dml recursos. portanto, cwdm6 é reconhecida como a solução mais econômica para as operadoras.
a distância de transmissão de um módulo transceptor óptico frontal sem fio padrão é limitada a 10 km. com a adoção mais ampla da implantação de cran, uma distância de transmissão mais longa pode ser necessária nas redes fronthaul de agregação. de acordo com a lightcounting, nos próximos 5 anos, 3% de todos os módulos transceptores óticos cinza exigirão uma distância de transmissão superior a 10km. no entanto, os fornecedores da indústria continuam a se concentrar em módulos transceptores ópticos de 10 km.
à medida que o 5g se desenvolve, a capacidade de comunicação do fronthaul precisará aumentar gradualmente. no entanto, para uma estação base sem fio, as portas do painel da placa de banda base são fixas. os fornecedores de equipamentos sem fio precisam encontrar maneiras de melhorar as capacidades de recepção e transmissão das portas.
o duplo fator de forma pequeno plugável (dsfp) módulo transceptor óptico é uma boa solução. o dsfp padrão lançado em 2018 suporta uma taxa máxima de 100gb/s e é usado principalmente para protocolos ethernet. também é adequado para ecpri cenários fronthaul. o dsfp módulo transceptor é compatível com o sfp estrutura do módulo do transceptor. com o encapsulamento integrado dentro do dsfp módulo transceptor, dois canais de sinal podem ser transmitidos, dobrando a capacidade de transmissão e recepção. atualmente, 25g sfp28 módulos transceptores são o padrão. no entanto, com a crescente demanda por largura de banda de fronthaul e evolução de chips de banda base no lado da bbu, mais dsfp podem ser necessários módulos transceptores.
o cran está desempenhando um papel maior na implantação da infraestrutura 5g. as três principais operadoras na china esperam que os crans representem 80% da infraestrutura 5g até 2020, então haverá mais demanda por módulos transceptores ópticos coloridos. no início, cwdm6 módulos transceptores são amplamente implantados, pois são baratos e estão prontamente disponíveis. no entanto, durante a construção e manutenção da estação base, a configuração do comprimento de onda requer muito tempo e esforço. portanto, o sintonizável dwdm é proposta tecnologia óptica colorida.
o sintonizável dwdm sistema tem a faixa de comprimento de onda e espaçamento como o dwdm sistema. a única diferença é que um comprimento de onda ajustável dwdm o módulo transceptor suporta configuração automática de 12 ou 48 comprimentos de onda. atualmente, um sintonizável dwdm o padrão é iniciado no ccsa e o padrão itu-t g.698.x está sendo revisado. anteriormente, o dwdm tecnologia sintonizável foi aplicada à rede de transporte, mas era muito mais cara do que o cwdm6. portanto, a indústria tem trabalhado para reduzir o custo dessa solução.
gigalight oferece 25g sfp28 módulos transceptores ópticos cinza e 25g sfp28 módulos transceptores ópticos coloridos, todos de nível industrial. todos os módulos transceptores ópticos 25g estão em conformidade com os sfp28 protocolos sff-8419 e sff8472. as portas elétricas estão em conformidade com cei-28g-vsr. os módulos do transceptor estão em conformidade com o fronthaul 5g cpri/ecpri especificações e ieee padrões ethernet 802.3, para suportar ambos 24.33gb/s e 25.78gb/s taxas de dados. os clientes podem escolher diferentes opções com base em suas necessidades de desempenho e orçamento. a série completa de 5g fronthaul 25g sfp28 módulos transceptores ópticos cobrem vários cenários de aplicação dran e cran.
o 25g sfp28 os módulos transceptores ópticos cinza incluem portfólio de fibra dupla e portfólio de fibra única, que podem atender aos requisitos dos clientes para conexão direta de fibra em uma ampla gama de cenários.
o 25g sfp28 módulos transceptores ópticos coloridos incluem cwdm portfólio, lwdm portfólio e dwdm portfólio. eles podem atender aos requisitos dos clientes para wdm conexões em uma ampla gama de cenários.
para fornecer módulos de transceptor óptico de alto desempenho e baixo custo para rede 5g fronthaul, gigalight usa as seguintes tecnologias principais:
o chip drv combo e o tia garantem economia de custos sem comprometer o desempenho. o drv combo supera as dificuldades técnicas como transceptor crosstalk e dissipação de calor por design. ele também integra módulos transceptores funcionais, como o receptor cdr, transmitindo cdr, dml drv, la e apc em um único chip.
a integração de um único chip reduz o consumo de energia e a área de layout do pcb e melhora a confiabilidade. comparado com o processo gesi usado por outros fornecedores, gigalight adota o processo cmos para implementar a unidade de alta corrente do dfb e alcançar a produção em massa. além disso, o processo cmos é mais barato e rápido.
a extremidade de transmissão usa o dfb, especificamente para 25g sfp28 lr lite 300m e 25g sfp28 lr 10km, 25g bidi sfp28 300m/10km/20km/40km, and 25g cwdm sfp28 módulos transceptores de 10km / 15km.
dfb os lasers apresentam bom desempenho e não requerem refrigeração, reduzindo custos.
um pin-pd é um fotodiodo com uma estrutura semicondutora pin, que é formada pela adição de uma região intrínseca (i) entre as regiões dopadas com n e p. a sensibilidade de um pin pd é crítica para o desempenho de um módulo transceptor óptico. o pin pd de alto desempenho apresenta baixo ruído e alta sensibilidade. além disso, ele suporta transmissão de 10 km.
oecpri padrão esclarece as interfaces 5g fronthaul. as interfaces fronthaul 25g estão em conformidade com os protocolos ethernet e fornecem métodos o&m abundantes. além disso, os recursos existentes dos módulos transceptores ópticos ethernet 25g podem ser reutilizados. as interfaces fronthaul 25g se tornaram o padrão da indústria. à medida que o capex para a construção da estação base 5g aumenta, as operadoras estão procurando módulos de transceptor óptico frontal 25g mais econômicos. ao mesmo tempo, os recursos de fibra limitados impulsionam a demanda por módulos transceptores ópticos coloridos. com décadas de investimento e inovação no campo da comunicação óptica, gigalight lançou uma solução completa de 25g sfp28 módulos transceptores ópticos cinza e coloridos para construir tubos de acesso diversificados para comunicação sem fio 5g.
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