Triển khai 5G các ứng dụng module quang
Công nghệ truyền thông di động thế hệ thứ 5 viết tắt là 5G, là thế hệ công nghệ truyền thông di động băng thông rộng mới với các đặc điểm là tốc độ cao, độ trễ thấp và khả năng kết nối lớn. Cơ sở hạ tầng truyền thông 5G là cơ sở hạ tầng mạng để đạt được kết nối giữa người và máy.
Liên minh Viễn thông Quốc tế (ITU) xác định ba kịch bản ứng dụng chính cho 5G, đó là Băng thông rộng di động nâng cao (eMBB), Giao tiếp có độ trễ thấp cực kỳ đáng tin cậy (uRLLC) và Loại giao tiếp máy lớn (mMTC). eMBB chủ yếu hướng tới sự tăng trưởng bùng nổ của lưu lượng truy cập Internet di động, cung cấp trải nghiệm ứng dụng đỉnh cao hơn cho người dùng Internet di động; uRLLC chủ yếu nhắm đến các ứng dụng ngành dọc như điều khiển công nghiệp, y tế từ xa và lái xe tự động, những ứng dụng có yêu cầu cực kỳ cao về độ trễ thời gian và độ tin cậy; mMTC chủ yếu nhắm đến các ứng dụng như thành phố thông minh, nhà thông minh và giám sát môi trường nhằm mục tiêu cảm biến và thu thập dữ liệu.
Với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ, mạng 5G đã trở thành một trong những chủ đề nóng trong lĩnh vực truyền thông ngày nay. Công nghệ 5G sẽ không chỉ cung cấp cho chúng ta tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn mà còn hỗ trợ nhiều kết nối hơn giữa các thiết bị, từ đó tạo ra nhiều khả năng hơn cho các thành phố thông minh, xe tự hành và Internet of Things trong tương lai. Tuy nhiên, đằng sau mạng 5G còn có rất nhiều công nghệ và thiết bị hỗ trợ chủ chốt, một trong số đó là module quang.
Mô-đun quang là thành phần cốt lõi của truyền thông quang, chủ yếu hoàn thành quá trình chuyển đổi quang điện, đầu gửi chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang và đầu nhận chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện. Là thiết bị cốt lõi, mô-đun quang được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị liên lạc và là chìa khóa để hiện thực hóa băng thông cao, độ trễ thấp và kết nối rộng của 5G.
Kết nối trạm gốc: Các trạm gốc 5G thường được đặt trong các tòa nhà cao tầng, tháp viễn thông và những nơi khác và chúng cần truyền dữ liệu nhanh chóng và đáng tin cậy đến thiết bị người dùng. Các mô-đun quang có thể cung cấp khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao và độ trễ thấp, đảm bảo người dùng có thể truy cập các dịch vụ liên lạc chất lượng cao.
Kết nối trung tâm dữ liệu: Trung tâm dữ liệu có thể lưu trữ và xử lý lượng lớn dữ liệu để đáp ứng nhu cầu của người dùng. Mô-đun quang được sử dụng để kết nối giữa các trung tâm dữ liệu khác nhau, cũng như giữa trung tâm dữ liệu và trạm gốc, đảm bảo dữ liệu có thể được truyền nhanh chóng và hiệu quả.
Cấu trúc tổng thể của mạng truyền thông dành cho các nhà khai thác viễn thông thường bao gồm mạng đường trục và mạng khu vực đô thị. Mạng đường trục là mạng lõi của nhà điều hành và mạng khu vực đô thị có thể được chia thành lớp lõi, lớp tổng hợp và lớp truy cập. Các nhà khai thác viễn thông xây dựng một số lượng lớn các trạm cơ sở liên lạc trong lớp truy cập, bao phủ tín hiệu mạng đến nhiều khu vực khác nhau, cho phép người dùng truy cập mạng. Đồng thời, các trạm cơ sở truyền thông truyền dữ liệu người dùng trở lại mạng đường trục của các nhà khai thác viễn thông thông qua lớp tổng hợp đô thị và mạng lớp lõi.
Để đáp ứng các yêu cầu về băng thông cao, độ trễ thấp và vùng phủ sóng rộng, kiến trúc mạng truy cập không dây 5G (RAN) đã phát triển từ cấu trúc hai cấp gồm bộ xử lý băng cơ sở 4G (BBU) và bộ rút tần số vô tuyến ( RRU) sang cấu trúc ba cấp gồm đơn vị tập trung (CU), đơn vị phân tán (DU) và đơn vị ăng ten hoạt động (AAU). Thiết bị trạm gốc 5G tích hợp thiết bị RRU gốc và thiết bị ăng-ten của 4G thành thiết bị AAU mới, đồng thời tách thiết bị BBU gốc của 4G thành thiết bị DU và CU. Trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ 5G, các thiết bị AAU và DU tạo thành đường truyền chuyển tiếp, thiết bị DU và CU tạo thành đường truyền trung gian, còn mạng CU và mạng đường trục tạo thành đường truyền ngược.
Kiến trúc ba cấp được các trạm gốc 5G sử dụng bổ sung thêm một lớp liên kết truyền dẫn quang so với kiến trúc cấp hai của các trạm gốc 4G, đồng thời số lượng cổng quang tăng lên nên nhu cầu về mô-đun quang cũng tăng lên.
1. Lớp truy cập Metro:
Lớp truy cập tàu điện ngầm, mô-đun quang được sử dụng để kết nối các trạm gốc và mạng truyền dẫn 5G, hỗ trợ truyền dữ liệu tốc độ cao và liên lạc có độ trễ thấp. Các tình huống ứng dụng phổ biến bao gồm kết nối trực tiếp cáp quang và WDM thụ động.
2. Lớp hội tụ đô thị:
Tại lớp hội tụ đô thị, các mô-đun quang được sử dụng để tổng hợp lưu lượng dữ liệu ở nhiều lớp truy cập nhằm cung cấp khả năng truyền dữ liệu có băng thông cao và độ tin cậy cao. Cần hỗ trợ tốc độ truyền và vùng phủ sóng cao hơn, chẳng hạn như 100Gb/s, 200Gb/s, 400Gb/s, v.v.
3. Lớp lõi đô thị/Tuyến trung kế tỉnh:
Trong truyền dẫn lớp lõi và đường trục, các mô-đun quang thực hiện các nhiệm vụ truyền dữ liệu lớn hơn, đòi hỏi tốc độ cao, truyền dẫn đường dài và công nghệ điều chế tín hiệu mạnh mẽ, chẳng hạn như mô-đun quang DWDM.
1. Tăng tốc độ truyền:
Với yêu cầu tốc độ cao của mạng 5G, tốc độ truyền của các module quang cần đạt các mức 25Gb/s, 50Gb/s, 100Gb/s hoặc thậm chí cao hơn để đáp ứng nhu cầu truyền dữ liệu dung lượng cao.
2. Thích ứng với các tình huống ứng dụng khác nhau:
Mô-đun quang học cần đóng một vai trò trong các tình huống ứng dụng khác nhau, bao gồm trạm gốc trong nhà, trạm gốc ngoài trời, môi trường đô thị, v.v. và cần phải xem xét các yếu tố môi trường như phạm vi nhiệt độ, khả năng chống bụi và chống thấm.
3. Chi phí thấp và hiệu quả cao:
Việc triển khai mạng 5G trên quy mô lớn dẫn đến nhu cầu lớn về mô-đun quang, do đó chi phí thấp và hiệu quả cao là những yêu cầu then chốt. Thông qua đổi mới công nghệ và tối ưu hóa quy trình, chi phí sản xuất mô-đun quang học sẽ giảm xuống, hiệu quả và năng lực sản xuất được cải thiện.
4. Độ tin cậy cao và phạm vi nhiệt độ cấp công nghiệp:
Các mô-đun quang trong mạng mang 5G cần phải có độ tin cậy cao và có thể hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ công nghiệp khắc nghiệt (-40oC đến +85oC) để thích ứng với các môi trường triển khai và kịch bản ứng dụng khác nhau.
5. Tối ưu hóa hiệu suất quang học:
Mô-đun quang cần tối ưu hóa hiệu suất quang của nó để đảm bảo truyền ổn định và thu tín hiệu quang chất lượng cao, bao gồm cải thiện suy hao quang, độ ổn định bước sóng, công nghệ điều chế và các khía cạnh khác.
Trong bài báo này, các mô-đun quang được sử dụng trong các ứng dụng chuyển tiếp, trung gian và quay lại 5G được giới thiệu một cách có hệ thống. Các mô-đun quang được sử dụng trong các ứng dụng chuyển tiếp, trung gian và quay lại 5G cung cấp cho người dùng cuối sự lựa chọn tốt nhất về tốc độ cao, độ trễ thấp, mức tiêu thụ điện năng thấp và chi phí thấp. Trong mạng mang 5G, các mô-đun quang, với tư cách là một phần quan trọng của cơ sở hạ tầng, đảm nhận các nhiệm vụ liên lạc và truyền dữ liệu quan trọng. Với sự phổ biến và phát triển của mạng 5G, các mô-đun quang sẽ tiếp tục phải đối mặt với các yêu cầu về hiệu suất và thách thức ứng dụng cao hơn, đòi hỏi sự đổi mới và tiến bộ liên tục để đáp ứng nhu cầu của mạng truyền thông trong tương lai.
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của mạng 5G, công nghệ mô-đun quang cũng không ngừng phát triển. Tôi tin rằng các mô-đun quang trong tương lai sẽ nhỏ hơn, hiệu quả hơn và có thể hỗ trợ tốc độ truyền dữ liệu cao hơn. Nó có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về mạng 5G đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng và giảm thiểu tác động của mạng truyền thông đến môi trường. Là nhà cung cấp mô-đun quang học chuyên nghiệp,công tysẽ thúc đẩy sự đổi mới hơn nữa trong công nghệ mô-đun quang học và hợp tác để hỗ trợ mạnh mẽ cho sự thành công và phát triển bền vững của mạng 5G.